Армирование колонн 1000х1000. Армирование колонны: максимальный, минимальный процент

n эт - количество этажей в здании;

p n сн - нормативная нагрузка от снега на 1м 2 покрытия, может быть принята как для Донецкой области p n сн = 1.5 кН/м 2 ;

h кол - размер стороны сечения колонны (м), принятый при компоновке перекрытия (см. раздел 2 ″Указаний″);

ρ жб = 25 кН/м 3 – плотность железобетона;

1.1, 1.2, 1.04 – коэффициенты надежности по нагрузке (в зависимости от ее вида);

Н эт - высота этажа (м) (указана в задании на курсовой проект).

Полная нагрузка состоит из постоянной и временной частей, которые могут быть подсчитаны как:

- временная часть нагрузки:

- длительная часть нагрузки:

.

^ Гибкость колонны , где - расчетная длина колонны, которая назначается в зависимости от способа закрепления ее концов. Например, если здание без подвала , то колонна первого этажа частично защемлена в фундаменте и шарнирно оперта в уровне перекрытия (точнее, в уровне низа ригеля, который приварен к консоли колонны и препятствует деформированию колонны). В этом случае значение расчетной длины колонны равняется

, где Н 1 - расстояние от низа ригеля первого этажа до верхнего обреза фундамента, то есть Н 1 = Н эт + 0,15 - h риг - h пл .

Если в здании предусматривается подвал , то колонна первого этажа опирается на колонну подвала, и имеет шарнирное закрепление в уровне низа обоих перекрытий, которые с ней граничат. Тогда расчетная длина колонны в этом варианте здания имеет значение:

.

Студенту на этом этапе надлежит принять решение о наличии или отсутствии подвала в своем здании и подсчитать соответствующее значение гибкости  .

Но нужно запомнить , что принятое здесь решение влияет на конструктивное решение колонны при выполнении ее чертежа. А именно: чтобы выполнить стыки смежных колонн, нужно иметь нижнюю и верхнюю металлические закладные детали (это касается промежуточных по высоте здания колонн). Если же колонна первого этажа устанавливается в фундамент (то есть здание без подвала) , тогда такой закладной детали в ее нижней части не следует предусматривать. Следовательно, это обстоятельство нужно учесть при разработке рабочего чертежа колонны.
^

4.3.2. Материалы для колонны

Класс бетона для колонны следует принимать не ниже В15 , а для сильно нагруженных колонн (то есть при N=1500  2000 кН) - в диапазоне В20  В40.

Для принятого класса бетона из Норм выписать расчетное сопротивление R b с учетом коэффициента  b2 (его значение принимать таким, как в плите и ригеле, потому что для конструкций всего здания характер нагрузки одинаков).

Для продольной арматуры A-III или A-II ; из выписать значение расчетного сопротивления стали R sc .

Для поперечной арматуры колонны следует принимать сталь класса A-I или Вр- I.
^

4.3.3. Выбор расчетной схемы и расчет тела колонны

Колонны многоэтажных зданий испытывают внецентренное сжатие, поэтому в сечениях колонн возникают усилия M, N, Q .

В курсовом проекте при расчете колонны допускается не учитывать момент, который возникает в ней как в элементе рамы.

Расчет прочности тела колонны следует выполнять как для условно сжатого элемента по алгоритму, приведенному в табл.4.3.

Таблица 4.3

Определение размеров сечения и площади рабочей продольной арматуры колонны как в условно центрально сжатом элементе

№ п/п		Алгоритм	^ Пояснения, справки
1	2		3
1	Определить требуемую площадь бетона сечения колонны из условия прочности: (м 2 )		µ 1 – коэффициент армирования, который в первом приближении рекомендуется при­нимать µ 1 = 0.01 (что отвечает содержанию арматуры в сечении в пределах 1% от площади бетона).
2	Определить требуемые размеры сечения колонны: .		При стремлении сохранить предварительно принятые размеры сечения колонны следует вернуться к п. 1 алгоритма и поварьировать классами бетона и арматуры с тем, чтобы здесь получить требуемые размеры сечения колонны.
3	Назначить размеры сечения колонны с учетом требований унифи­кации.		По требованиям унификации размер hкол должен быть кратным 50 мм, если он не превосходит 300 мм, и кратным 100 мм при размерах от 300 до 500 мм; при размере более 600 мм он назначается кратным 200 мм. Принятые здесь размеры сечения колонны считаются на этом этапе окончательными и используются в дальнейших расчетах.

Продолжение табл. 4.3.

1	2	3
4	Принять коэффициент условий работы m для сечения.	Принимать m = 1 при
5	Вычислить коэффициент  : .	Здесь: µ 1  принятый на данном этапе расчета коэффициент армирования (см. п. 1 алгоритма);  b ,  r  коэффициенты, зависящие от гибкости колонны  и отношения (см. п. 4.3.1); определяются по табл. 1, приведенной в Приложении методуказаний.
6	Определить в первом приближении требуемую площадь продольной арматуры колонны из условия прочности:	 площадь бетона сечения при принятых в п. 3 алгоритма размерах сечения.
7	По сортаменту арматуры принять необходимое количество стержней, чтобы их суммарная площадь обеспечивала .	Следует принимать арматуру  412 соответствующего класса. Привести схему армирования колонны по рис. 4.10.
8	Вычислить конечное на данном этапе приближения значение процента армирования для продольной арматуры: .	^ Оптимальное значение процента армирования для сжатых элементов составляет (13)%.
9	Сопоставить процент армирования, принятый в начале данного этапа приближения µ 1 , с конечным µ кон . Примечание . Приведенная здесь методика расчета относится к так называемому методу последовательных приближений.	Если эти значения находятся в приведенном ниже соотношении, то расчет продольного армирования окончен: 0.7 i   i кон  1.3 і . Если приведенное соотношение не выполняется , следует выполнить еще один этап приближения, приняв новое значение процента армирования, равное  2 =0.5( 1 + 1 кон ) и повторить расчет, начиная с п. 1 алгоритма до тех пор, пока приведенное соотношение выполнится.
10	Конец расчета.

^

4.3.4. Поперечное армирование колонны

Назначение поперечной арматуры в сжатых элементах – обеспечение устойчивости сжатых продольных стержней. Поэтому расстояние ″S ″ между поперечными стержнями в колонне назначается исходя из требований предельной гибкости продольных стержней в пределах между точками их закрепления, т.е. между соединительными поперечными стержнями. Эти требования имеют вид: S ≤ .

где

- наименьший диаметр продольных стержней в сечении (в случае, если использовано несколько разных диаметров).

Шаг «S» поперечных стержней для колонны принимать кратным 50мм.

Диаметр поперечных стержней должен быть принят исходя из требований свариваемости , исключающих поджог арматуры при сварке, а именно: d хом  [ d прод /3; 4мм].

Привести эскиз армирования колонны, на котором указать принятые параметры продольного и поперечного армирования сечения (по рис. 4.10).



Рис. 4.10. Эскиз армирования колонны

^

4.3.5. Проектирование консоли колонны

В курсовом проекте рекомендовано принимать так называемую короткую железо­бетонную консоль, т.е. такую, которая отвечает требованию:

(рис. 4.11).

Цель расчета состоит в определении размеров сечения и армирования консоли, которые бы обеспечили ее прочность.

Расчет консоли должны выполняться по алгоритму табл. 4.4, который составлен в соответствии с требованиями Норм .

Таблица 4.4.

Расчет короткой железобетонной консоли колонны

№ п/п	Алгоритм	^ Пояснения, справки
1	2	3
1	Определение расчетной длины площадки опирания ригеля , которая обеспечивает прочность бетона консоли на смятие: .	Q – давление ригеля на консоль, которое равно максимальной поперечной силе на опоре ″Вычислить плечо усилия
9	Назначение продольной арматуры консоли (см. пояснение справа таблицы).	По значению треб из сортамента подобрать необходимую арматуру (1225)мм в количестве 23 стержня. Расположить их горизонтально на расстоянии h 0 от нижней (сжатой) грани консоли. Привести эскиз армирования (рис.4.11).
10	Выбор схемы армирования консоли поперечной арматурой в зависимости от требования:	Если требование выполнено , то консоль армировать наклонными хомутами по всей высоте по схеме рис. 4.12-а. Если требование не выполнено , консоль армировать горизонтальными хому­тами и отогнутыми стержнями по схеме рис. 4.12-б.
11	Назначить шаг поперечных стержней “S” (хомутов и отогнутых стержней).	При этом пользоваться Нормами .
12	Назначить диаметр поперечных стержней по площади: - для хомутов; - для отогнутых стержней.	Здесь A sw (A s , inc ) общая площадь хомутов (отогнутых стержней), пересекающих верхнюю половину линии l , которая соединяет точку приложения усилия Q на консоли с точкой соединения наклонной грани консоли с гранью колонны (см. рис. 4.12). При этом количество хомутов, которые обеспечивают требуемую площадь следует находить непосредст­венно по чертежу консоли, выполненной в заданном масштабе, на котором необходимо расположить все поперечные стержни с шагом S (по п. 11). Надо понимать, что в одной плоскости хомутов может быть не менее чем два стержня по толщине консоли (чаще всего 2 3 шт.).

Продолжение табл. 4. 4.

1	2	3
		При этом диаметры этих стержней принимать  5мм с учетом также требований свариваемости с продоль­- ными стержнями консоли (см. п. 4.3.4 «Указаний»), а для отогнутых стержней также и требований: .
13	Проверка достаточности размеров и попе­речного армирования консоли по условию прочности на действие поперечного усилия по наклонной полосе между сосредоточенной силой и опорой (рис. 4.11): h 4 - горизонтальные хомуты. ^ 4.3.6. Проектирование стыка сборных железобетонных колонн В курсовом проекте рекомендуется принять сварной стык колонн с торцевыми листами и центрирующей прокладкой, то есть так называемый шарнирный стык (рис. 4.13). Такой стык не может воспринимать момент. Допускается использовать стык другого типа с соответствующим расчетом его прочности. Стык колонн располагают на расстоянии (0.5÷1.0) м от уровня перекрытия из условия удобства его выполнения. За счет того, что усилие с колонны на колонну передается через стык не по всей площади сечения колонны, а лишь через те элементы стыка, что их объединяют (то есть через торцевую прокладку и сварные швы по периметру колонн), сечение колонны испытывает так называемое местное сжатие (смятие). При этом напряжения в зоне местного сжатия превышают таковые в остальных сечениях по высоте колонны. Поэтому торцевые участки колонны вблизи стыка должны быть рассчитаны на прочность при местном сжатии и заармированы| сварными| сетками (так называемое косвенное армирование), которые повышают прочность бетона при местном сжатии за счет ″эффекта обоймы″, который они создают. Сетки косвенного армирования следует располагать в количестве не менее четырех с шагом s = (60÷100) мм на участке колонны (считая от ее торца), длина которого принимается  10d (здесь d - диаметр продольной арматуры колонны). Эти сетки следует назначать до начала расчета в соответствии с конструктивными требованиями Норм . До начала расчета следует также назначить размеры центрирующей прокладки (толщину принимать 3÷5 мм и размеры в плане равными 1/3 размера сечения колонны), размеры металлических торцевых листов (толщину не менее 1012 мм, размеры в плане - на 10÷15 мм меньше сечения колонны). Торцевые листы должны иметь анкерные стержни, которые фиксируют положение детали в бетоне. При этом диаметр и количество анкерных стержней детали принимать равными диаметру и количеству стержней рабочей продольной арматуры колонны по расчету (см. расчет колонны), так как они замещают эту арматуру в местах, где она оканчивается, несколько не доходя до торцевых листов. Следовательно, задача расчета стыка колонн состоит в следующем: расчет сварных швов, которые соединяют торцевые листы смежных колонн; обеспечение прочности бетона под торцевыми листами на местное сжатие с учетом косвенного армирования. Расчет стыка колонн выполнять по алгоритму, приведенному в табл. 4.5. Таблица 4.5. Расчет стыка колонн с центрирующей прокладкой № п/п| Алгоритм Пояснения, справки 1 2 3 . Расчет сварных швов по периметру торцевых листов: 1 Определить площадь контакта колонн по периметру сварных швов А шв : А шв = 5(h 1 +b 1 - 5). h 1 , b 1 - размеры торцевых листов закладной детали М- 1; принимать: h 1 =b 1 = h кол - (0.01÷0.015) м;   (0.01÷0.015) м - толщина торцевого листа. 2 Определить площадь контакта колонн под центрирующей прокладкой А пр : А пр = (d + 3)(с + 3). с = d  (h кол / 3) - размеры центрирующей прокладки. 3 Общая площадь контакта в стыке: А loc, 1 = А шв + А пр. 4 Вычислить часть продольной силы, которая передается через сварные швы, : N - расчетная продольная сила, которая передается от вышележащей колонны через стык; может быть принята равной расчетному усилию в колонне первого этажа, если последняя опирается на колонну подвала. ^ При отсутствии подвала в проектируемом здании следует вычислить продольную силу, передающуюся на колонну первого этажа как: N = N 1 - 2  Q B - 1.1  h 2 кол  Н эт  25, (кН), где Q B - поперечная сила в ригеле на опоре В . 5 Вычислить требуемый катет (высоту) сварного шва вдоль периметра торцевых листов: . Здесь: ∑l шв - суммарная длина сварных швов по периметру стального листа с учетом непровара в 0.01 м : ∑l шв =2(b 1 - 0.01) + 2(h 1 - 0.01); R w f =20010 3 КПа - расчетное сопротивле­ние сварного шва; b 1 , h 1 - см. п. 1 алгоритма. Принимать t  4 мм, но не больше 1,2 ( - см. п. 1 алгоритма). Окончание табл. 4.5. . Расчет прочности бетона на местное смятие под торцевым листом с учетом косвенного армирования: В соответствии с Нормами условие прочности бетона при местном смятии имеет вид: N ≤ R s, red  A loc, 1 . 1 2 3 6 Вычислить коэффициент  b , который учитывает повышение прочности бетона при местном смятии по :  3.5. Здесь: A loc , 1 - по п.3 алгоритма; A loc , 2 – расчетная площадь смятия, которая равняется площади бетона сечения колонны. 7 Вычислить коэффициент  s , который учитывает влияние косвенного армирования на прочность в зоне местного смятия| : . Здесь: A ef – площадь бетона, заклю­ченного внутри контура сеток между осями их крайних стержней (рис. 4.13). Подсчет этой величины следует выполнять с использо­ванием эскиза сечения колонны и расположенных в нем сеток, которые необходимо предварительно назначить по рекомен­дациям Норм . 8 Вычислить коэффициент косвен­ного армирования по : | n x , A sx , l x - соответственно, количество стержней, площадь поперечного сечения и длина стержней одного направления (х ) и другого направления (у ). Определять эти величины следует по эскизу сечения колонны, армированного сетками (рис. 4.13). S - шаг сеток по длине колонны. 9 Вычислить коэффициент эффектив­ности косвенного армирования по : , . R s,xy - расчетное сопротивление арматурной стали, которая принята для сеток косвенного армирования; R s,xy , R b - здесь в МПа. 10 Приведенная призменная проч­ность бетона при расчете на местное сжатие, определяемая по формуле (104) как: R b, red = R b  b +  xy R s,xy  s . 11 Проверить прочность сечения колонны на местное сжатие по условию: N ≤ R s, red A loc, 1 . Если условие не выполняется, следует увеличить интенсивность косвенного армирования участка колонны так, чтобы условие было выполнено (то есть вернуться к п. 8 этого алгоритма). 12 Конец расчета. Рис. 4.13. К расчету стыка колонн на местное сжатие. М-1 – закладная деталь колонны; М-2 – центрирующая прокладка; С-1 – сетка косвенного армирования; ^ S – шаг сеток в торцевой части колонны на длине участка ≥10  d ; d – диаметр продольной арматуры тела колонны; A ef – площадь сечения бетона, ограниченного контурами сетки С-1 ; А шв , А пр – площадь бетона контакта колонн под сварными швами и центрирующей прокладкой, соответственно; h 1 , b 1 – соответственно, ширина и длина торцевых листов детали М-1 .

Слева: схема армирования сжатых элементов: 1) продольные стержни; 2) поперечные;

Справа: армирование сжатых элементов со случайными эксцентриситетами

Арматура сжатых элементов состоит из продольных и поперечных стержней (хомутов), расположенных, как правило, на равных расстояниях друг от друга. Продольная арматура ставится по расчету и воспринимает часть нагрузки, действующей на элемент. Хомуты, в основном, предназначены для обеспечения проектного положения арматуры и для предотвращения выпучивания продольных стержней при действии внешней нагрузки. Кроме того, хомуты препятствуют развитию поперечных деформаций элемента, тем самым не сколько повышая сопротивляемость бетона сжатию.

Колонны сечением 400х400 мм можно армировать четырьмя стержнями. Если плоские каркасы противоположных граней колонны имеют промежуточные продольные стержни, то последние по крайней мере через один и не реже чем через 400 мм связывают между собой с помощью шпилек. Шпильки не ставят при ширине грани колонны 500 мм, если число стержней у этой грани не превышает 4.

Поперечные стержни (хомуты) должны располагаться на расстояниях не более 15d в вязаных каркасах и 20d в сварных (d - наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояние между поперечными стержнями (хомутами) во всех случаях не должно превышать 500 мм. Расстояние между хомутами в пределах стыка сжатой арматурs внахлестку без сварки должно быть не более 10d.

Диаметр поперечных стержней (хомутов) устанавливают без расчета и в вязаных каркасах принимают равным не менее 5 мм, а также не менее 0,2d при хомутах из обыкновенной проволоки класса В-I диаметром 5 мм или из стали класса А-III и 0,25 d при хомутах из стали других видов (d - наименьший диаметр продольных сжатых стержней).

В сварных каркасах минимальный диаметр поперечных стержней принимают из условия сварки.

Для элементов с круглым или многоугольным поперечным сечением получило распространение косвенное армирование в виде спиралей или сварных колец. Для элементов с прямоугольным сечением применяют объемное косвенное армирование в виде часто размещенных поперечных сварных сеток. Косвенное армирование в виде поперечных сеток широко применяют для местного усиления железобетонных сборных колонн вблизи стыков а также в зоне анкеровки предварительно напрягаемой арматуры.

Спирали и кольца, подобно обойме, сдерживают поперечные деформации бетона, возникающие при продольном сжатии, и тем обусловливают повышенное сопротивление бетона продольному сжатию, в том числе и после появления в нем первых продольных трещин.

Косвенное армирование целесообразно по расчету, если несущая способность элемента, определяемая по формулам, выше его несущей способности, определяемой по полному сечению элемента и значению расчетного сопротивления бетона Rb без учета косвенной арматуры.

В случае колонн, проходящих насквозь через несколько этажей, по крайней мере, угловые продольные стержни должны быть пропущены через перекрытие в качестве соединительной арматуры с вышележащей колонной. Необходимые для этой цели стержни должны быть отогнуты.

9. Расчет образования трещин в центрально растянутых преднапряженных элементах.

При проектировании железобетонных конструкций надо обеспечить не только их прочность (первая группа предельных состояний), но и необходимую трещиностойкость и жесткость (вторая группа предельных состояний).

Под трещиностойкостью железобетонных конструкций понимают их сопротивление образованию и раскрытию трещин.

Расчет по 1-й категории требований к трещиностойкости производят для расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке (как при расчете на прочность), расчет конструкций 2-й и 3-й категорий требований к трещиностойкости ведут на действие расчетных нагрузок по 2-й группе п.с. с коэффициентом (численно равных нормативным нагрузкам).

По 1-й категории рассчитывают предварительно напряженные конструкции, находящиеся под давлением жидкостей или газов (резервуары, напорные трубы), а также эксплуатируемые ниже уровня грунтовых вод при полностью растянутом сечении. Другие предварительно напряженные элементы в зависимости от условий работы конструкции и вида арматуры должны отвечать требованиям 2-й или 3-й категории. Все конструкции без предварительного напряжения должны отвечать требованиям 3-й категории.

1.1. Расчет по образованию нормальных трещин

В основу расчета положена стадия Iа напряженно-деформированного состояния железобетонного элемента.

Предпосылки расчета :

Считается справедливой гипотеза плоских сечений;

Напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны величине ; эпюра напряжений в бетоне растянутой зоне может быть заменена прямоугольной;

Наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна принимают равной предельной растяжимости бетона

Напряжения в ненапрягаемой арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций равны сумме значений сжимающего напряжения от усадки и ползучести бетона и приращения растягивающего напряжения за счет деформаций растянутого бетона

Для растянутых элементов эффективно применение высокопрочной предварительно напряженной арматуры. В целях ограничения ширины раскрытия трещин целесообразно применять меньшие диаметры при большем количестве стержней.

При центральном растяжении до появления трещин большая часть усилия N воспринимается бетоном и меньшая – продольной арматурой. Напряжения в арматуре перед появлением трещины в бетоне

s s = e btu E s » 15 × 10 -5 × 20 ×10 4 = 30 МПа.

После появления трещины все усилия в сечении с трещиной воспринимаются арматурой, в результате чего напряжения в ней резко увеличиваются.

Прочность центрально-растянутого элемента будет обеспечена при выполнении условия

N £hR s ×A sp +R s ×A s,tot

где h - коэффициент, учитывающий увеличения расчетного сопротивления предварительно напряженной арматуры.

Характер разрушения внецентренно растянутых элементов зависит от величины эксцентриситета. При этом возможны два случая.

Случай 1 – внешняя продольная сила приложена между равнодействующими усилий в арматуре (малые эксцентриситеты).

Условия прочности получают, составив уравнения равновесия моментов (относительно центров тяжести арматуры):

N ×e £R s ×A s ’×(h 0 – a’);

N ×e’ £R s ×A s ×(h 0 – a’)

Случай 2 – внешняя продольная сила находится за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре (большие эксцентриситеты).

Условия прочности примут вид:

N×e£R b ×b×x×(h 0 – x/2) + R sc ×A s ’×(h 0 – a’);

N = R s ×A s – R b ×b×x- R sc ×A s ’

10. Конструирование плит.

Плиты перекрытий опираются на ригели, работая на изгиб и для уменьшения расхода материала проектируются облегченными пустотными и ребристыми. При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра, шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плита в пролете между ригелями работает на изгиб между ребрами. При необходимости устройства гладкого потолка создается нижняя полка, образующая замкнутую полость. Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между ребрами.

Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения состоит в удалении возможно большего объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность элемента по наклонному сечению, в увязке с технологическими возможностями изготовителя.

Расчетный пролет плит l 0 принимают равным расстоянию между осями ее опор; при опирании по верху ригелей l0 = l - b/2 (b - ширина ригеля); при опирании на полки ригелей l0 = l - а - b (a - размер полки). При опирании одним концом на ригель, другим на стенку расчетный пролет равен расстоянию от оси опоры на стене до оси опоры в ригеле.

Высота сечения плиты h должна быть подобрана так, чтобы наряду с условиями прочности были удовлетворены требования жесткости (предельных прогибов). При пролетах 5...7 м высота сечения плиты определяется главным образом требованиями жесткости.

Высоту сечения предварительно напряженных плит можно предварительно назначать разной: h = l 0 / 20 - для ребристых, h = l 0 / 30 - для пустотных плит.

При расчете прочности по изгибающему моменту ширина ребра равна суммарной ширине всех ребер плиты; расчетную ширину сжатой полки принимают равной полной ширине панели. Таким образом, расчет прочности плит сводится к расчету таврового сечения с полкой в сжатой зоне. В большинстве случаев нейтральная ось проходит в пределах толщины сжатой полки. Для случаев, когда и нейтральная ось пересекает ребро, расчет ведут с учетом сжатия в ребре.

Поперечную арматуру плиты рассчитывают из условия прочности по наклонному сечению по расчетной ширине ребра b,- равной суммарной ширине всех ребер сечения. В многопустотных плитах высотой менее 300 мм допускается поперечную арматуру не устанавливать, если она не требуется по расчету.

По образованию или раскрытию трещин, а также по прогибам плиту рассчитывают в зависимости от категории требований трещиностойкости. При расчете прогибов сечение панелей с пустотами приводят к эквивалентному двутавровому сечению. Для панелей с круглыми пустотами эквивалентное двутавровое сечение находят из условия, что площадь круглого отверстия диаметром d равна площади квадратного отверстия со стороной 0,9d

Полка плиты работает на местный изгиб как частично защемленная на опорах пролетом l0, равным расстоянию в свету между ребрами. В ребристых плитах ребрами вниз защемление полки создают заливкой бетоном швов, препятствующей повороту ребра Изгибающий момент ql^2/11.

Применяют сварные сетки и каркасы из обыкновенной арматурной проволоки и горячекатаной арматуры периодического профиля. В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержневую арматуру классов A-IV, A-V, Ат-IVc, Ат-V, высокопрочную проволоку и канаты. Армировать можно без предварительного напряжения арматуры, если пролет панели меньше 6 м.Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения пустотных панелей и в ребрах ребристых панелей.

Поперечные стержни объединяют с продольной монтажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещают в ребрах плит.

К концам продольной ненапрягаемой арматуры ребристых плит приваривают анкеры из уголков или пластин для закрепления стержней на опоре. Сплошные плиты из тяжелого и легкого бетонов армируют продольной напрягаемой арматурой и сварными сетками. По четырем углам плит закладывают монтажные петли. В местах установки петель сплошные панели армируют дополнительными верхними сетками.

Монтажные соединения плит всех типов выполняют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами.

* * *

Конструирование и расчет плит

Общие положения :

1. Класс (марка) бетона - не менее В30 (М400).
2. Защитный слой

3. Продольная арматура - А III. Минимальный диаметр d12мм. Шаг не более 200 х 200 мм

4. Процент армирования (для растянутой арматуры) µ=0,5...2 (при больших процентах армирования требуется устройство балочного (кессонного) перекрытия).
5. Поперечная арматура - d8А I (ставится при необходимости по расчету), конструктивная поперечная арматура - в виде шпилек в узлах сетки в шахматном порядке;

расчетная поперечная арматура (в местах сосредоточенных нагрузок) в виде специально разработанных арматурных изделий.

Указания по конструированию :

Минимальный толщина плиты h > 200 (160) мм;

Отношение пролета плиты к толщине L/h не более 30;

Плиту армировать сетками в виде основного (фонового) и дополнительного армирования (в местах значительных изгибающих моментов). Верхнюю и нижнюю фоновую арматуру рекомендуется назначать равной. Под нижней расчетной арматурой рекомендуется располагать сетку 4ВрII - 100/100 (в толщине защитного слоя), сетку крепить вязальной проволокой к основному армированию;

Необходимо учитывать взаимное расположение стержней разных направлений одной сетки – стержни рабочего направления следует устанавливать наиболее ближе к грани плиты («Симметричная» схема армирования);

Если затруднительно выбрать рабочее направление плиты применяется «кососимметричная» схема армирования;

Схемы взаимного расположения стержней следует указывать на рабочих чертежах.

Указания по расчету:

Коэффициент запаса (в дополнении к СНиП) назначать: для плит работающих одном направлении [k]=1,25, для плит работающих в двух направлениях [k]=1,15;

Консольные участки плит (балконы) рассчитывать с коэффициентом запаса [k]=1,6.

* * *

Конструирование и расчет колонн

Общие положения:

1. Класс (марка) бетона - не менее В30 (М400).
2. Защитный слой - 35 мм (для подземных конструкций - 40 мм).
3. Продольная арматура - А III. Минимальный диаметр d16мм.
4. Процент армирования - µ=1...4 (при больших процентах армирования требуется установка "жесткой" арматуры).
5. Поперечная арматура - d8А I. Шаг хомутов s=h/2, но не более 15 d (с учащением s=100 мм в приопорных зонах).

Указания по конструированию:

Минимальный размер сторон (h1;h2) > 300 мм;

Отношение длины колонны к ширине (гибкость) L/h не более 20;

При соотношении сторон сечения h1/h2=1...1,5 применять схемы армирования «К1», «К2»,«К3».

При соотношении сторон сечения h1/h2=1,5...2 применять схемы армирования «К4», при большем соотношении применять схему армирования пилонов;

По высоте здания схему армирования колонн рекомендуется принимать постоянной. Схему армирования колонн крайнего ряда рекомендуется принимать аналогично армированию колонн среднего ряда.

Указания по расчету:

Коэффициент запаса (в дополнению к СНиП) на совместное действие продольной силы (N) и изгибающего момента (M) принимать [k]=1,4; на действие одной продольной силы принимать [k]=2;
- При назначении размеров сечения продольную силу рекомендуется воспринимать полностью телом бетона;

При действии на колонну продольной силы с малым эксцентриситетом e (e=M/N) сечение колонны допускается рассчитывать только на действие продольной силы с учетом коэффициента продольного изгиба (табл. ниже).

* * *

Конструирование и расчет стен и пилонов

Общие положения:

1. Класс (марка) бетона - не менее В22,5 (М300).
2. Защитный слой - 25 мм (для подземных конструкций - 40 мм).
3. Продольная арматура - А III. Минимальный диаметр d12мм. Шаг не более 250 х 250 мм
4. Процент армирования - µ=0,5...2 (при больших процентах армирования требуется установка "жесткой" арматуры).
5. Поперечная арматура - d8А I. ставиться в виде шпилек в узлах сетки в шахматном порядке. по граням стен (пилонов) ставятся замкнутые хомуты с шагом s равным шагу сетки (в особо нагруженных случаях шаг хомутов s=h/2).

Указания по конструированию:

Минимальный толщина стены h > 200 (160) мм;

Отношение высоты стены к толщине (гибкость) L/h не более 30;

Пилоны армировать по схеме "ПН1", стены по схеме "См1";

По высоте здания схему армирования стен рекомендуется принимать постоянной.

Указания по расчету:

Ввиду назначения сечений из конструктивных (архитектурных) соображений, коэффициент запаса принимать равным [k]=1,0;
- При наличии значительных локальных нагрузок на участке стен в теле стены формировать "скрытую" колонну, либо выполнять пилястру с армированием по типу колонны.

* * *

Колонны — железобетонные несущие конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от вышестоящих конструкций на фундаменты либо стены.

Колонны используют на этажах, для монтажа на их капители или консоли вышестоящих перекрытий. В них также есть опора в виде подколонника.

Самый важный момент при строительстве колонн – расчет и устройство их армирования. О нем сейчас и поговорим.

1 Особенности и назначение

1.1 Конструкция

Рассмотрим конструкцию железобетонных колонн, дабы понять в будущем, какая им нужно схема и чертеж.

Чертеж любой несущей опоры, передающей нагрузки на полость фундамента показывает, что состоит она из нескольких базовых частей. В частности схема предусматривает наличие:

• основной несущей части;
• капителей или консолей;
• подколонника.

Чертеж основной части – удлиненный прямоугольник, минимальный размер сечения которого примерно равен 150×150 мм. Максимальный размер сечения не ограничивается и показателями в 500×500 мм, хотя последние разумно использовать только при взаимодействии с конструкциями плоского фундамента.

В верхней части колонн располагаются капители или консоли – это опоры под перекрытия . Капители являются выступами, на которые перекрытия можно монтировать. Такая схема упрощает работу строителям, позволяет сэкономить на материалах, в частности, существенно сократить использование балок.

Впрочем, капители с тем же успехом применяют в качестве основания под балки.

Что же до железобетонных элементов типа подколонника, то их схема являет собой образец обычной подошвы. Конструкция стандартного подколонника напоминает ступенчатое расширение под основой колонны. Задача подколонника – снять точечное напряжение и равномерно передать его на стены фундамента.

Использование подколонника необязательно, без него вполне можно обойтись, когда предусматривается монтаж ленточного или свайного фундамента. А вот для фундамента плиточного, наличие подколонника просто необходимо.

1.2 Расчет

Прежде чем начать разбор армирования колонны, нужно внимательно осмотреть чертеж и провести расчет. Расчет – краеугольный камень всех подобных процессов. Расчет позволяет человеку четко определиться, что ему нужно, для чего и в каких количествах.

Стандартный расчет колоны предусматривает учет ее несущих нагрузок, типа фундамента, наличие или отсутствие дополнительных элементов (капители подколонника и т.д.) марка бетона и т.д.

После того как будет выполнен расчет, составляется чертеж и схема армирования. Чертеж показывает, сколько арматуры необходимо, какая это должна быть арматура, в каком порядке ее стоит вязать , какие дополнительные элементы использовать.

Выполняется расчет с помощью специальных формул. В них закладывается сопротивление материалов, соотношение уровня предельных нагрузок с желаемым и т.д.

Осуществляют расчет исключительно специалисты. Спроектировать армирование несущих опор человек без опыта не сможет. Не хватит знаний, и что важнее, опыта.

1.3 Процент армирования

Для правильного армирования, как мы уже отметили, нужен качественный расчет и правильно составленный чертеж или схема.

В расчет закладывается и такой интересный показатель, как процент армирования или заполнения арматурой. Процент армирования указывает на удельный вес или долю арматурного каркаса в общей схеме конструкции.

Существует максимальный и минимальный процент армирования железобетонных опор. Минимальный процент – грань, ниже которой нельзя заходить. Если армирование железобетонных конструкций не покроет минимальный процент, то конструкция считается ненадежной и даже потенциально опасной.

Максимальный процент – предел, после которого конструкция из железобетонной превращается в сталежелезобетонную. Превышать максимальный процент тоже нежелательно, особенно в гражданском строительстве.

Показатель, минимального процента армирования колонны равняется 3%. Показатель максимального процента армирования равняется 6%. Однако расчет показывает, что для зданий небольших хватит и 5%, а в некоторых случаях и 4% в удельном весе.

2 Технология, схема и материалы

Технология армирования довольно проста, так как заключает в себя всего несколько базовых рабочих этапов.

Нужно создать арматурный каркас поэтапно, связать его в единую конструкцию, при необходимости осуществить поперечное или косвенное армирование, а затем установить в опалубку. Основная задача строителей – связать правильный каркас. Схема действий здесь очень проста.

Берется несколько крупных круглых стержней с диаметром сечения от 20 мм. Как правило, это арматура круглых сортаментов , класса А3 или выше.

Стержни по длине должны полностью отвечать длине колонны, за вычетом 10-15 см на слой защитного бетона.

Минимальное количество стержней для рабочего каркаса – три. Что впрочем, вполне очевидно, ведь нам нужен не плоский, а объемный каркас.

На практике используют от четырех до шести стержней в обычных колоннах и больше восьми в сильно нагруженных. Если колонна не квадратная, а вытянута в одном из направлений, то ее укрепляют дополнительной арматурой.

Продольную арматуру связывают между собой в нескольких местах. Однако обойтись только ею не удастся. При длине колонн от 2 метров, продольные изделия под давлением начнут выпячиваться, что не есть хорошо. Для предотвращения подобных проблем используют косвенное или поперечное укрепление каркаса.

Косвенное укрепление заключается в обвязке длинной арматуры поперечными короткими стержнями. Косвенное укрепление делается с интервалами. Желательно связать каркас поперечными элементами с интервалом в 20-50 см в зависимости от уровня несущих нагрузок.

Косвенное армирование – проверенный временем способ, очень удобный и простой. Без него сейчас создание несущих железобетонных колонн крайне нежелательно.

2.1 Пример армирования колонн на строительстве (видео)

2.2 Армирование дополнительных элементов

Не стоит забывать о том, что конструкция дополнительных частей колонны, таких как капители, консоли и опорные конструкции подколонника тоже нуждаются в армировании.

При этом каркас для той же капители нужно еще и правильно интегрировать в целевую несущую конструкцию.

Образец капители – плоский выступ на верхнем конце колонны. Следовательно, для каркаса капители нужна арматурная сетка . Тут все достаточно просто. Берем арматуру толщиной от 15 мм, и вяжем из нее квадратную сетку с ячейками от 10×10 см.

Сетку интегрируем верхнюю часть каркаса путем подвязки проволокой. Как правило, хватает одноуровневой сетки. В крайнем случае, по ободу устраивают еще один стабилизирующий каркас, состоящий из одного-двух элементов.

С консолями ситуация несколько иная. Консоль, в отличие от капители – это бетонный выступ на одном из краев колонн. Каркас для него являет собой двухуровневый выступ короткой арматуры, прикрепленный к одному из поперечных стержней.

Схема подколонника сильно напоминает аналогичную у монолитной капители, только подколонник делается толще, может иметь несколько ступенек и размещается на нижней части опоры.

Следовательно, каркас для него делается как минимум двухуровневый, из такой же сетки. В остальном отличий от чертежа каркаса для капители практически нет.

Если подколонник ступенчатый, то есть имеет несколько расширений с разными размерами, то сетку делают под каждую ступеньку и перевязывают проволокой. Чем больше ступеней, тем тоньше нужна арматура. На одну ступень берут арматуру толщиной в 15-20 мм, а на три хватит арматуры толщиной до 12 мм.