Минимальный процент армирования фундаментной плиты

Минимальный процент армирования плиты перекрытия

Исходя из количества пролетов и характера крепления, балки и перекрытия из железобетона бывают: однопролетные и многопролетные, а также свободно лежащие, защемленные (как на одной, так и на нескольких опорах), консольные и неразрезные.

Профили и размеры

Лучшим вариантом для плит перекрытия является монолитная плита.

Такие перекрытия применяют отдельно или комплексно: в конструкции самого перекрытия или для фундамента. Перпендикулярный профиль монолитных железобетонных балок в основном имеет прямоугольную или тавровую форму. Существуют и другие виды, например, двутавровая, коробчатая, трапециевидная и др., но их не применяют, так как при выполнении армирования таких железобетонных балок сталкиваются как с техническими, так и с технологическими трудностями.

Расчет поперечного сечения перекладины (ее ширина) производится с учетом того обстоятельства, что она должна равняться 1/2-1/3 высоты самого профиля. А если быть более конкретными, то она должна составлять 10, 12, 15, 20, 22, 25 см и выше (все величины должны быть кратными 5). В том случае если конструкция тонкостенная, тогда толщина балки (ее ребра) составляет 1/5 от высоты сечения.

Перекладины, плиты и перекрытия из монолитного железобетона армируют вязаной и сварной арматурой, при этом используя как продольный, так и поперечный каркас. Для вязаных каркасов можно использовать и отогнутую арматуру. При этом если продольный каркас в балках имеет доведение до опоры не меньше двух стержней, то ее диаметр должен быть 10 мм и выше.

Когда возводят вязаный каркас, а высота балок при этом составляет 40 см, тогда вместо ненапрягаемой арматуры используют 12 мм стержни. Если хотят сконструировать продольную арматуру, применяют стержни меньшего диаметра.

Кильсон и перемычки

Схема монтажа плиты перекрытия.

Когда кильсон изготовлен из легкого бетона, а каркас с запасом прочности 500 МПа, тогда можно произвести расчет диаметра стержня для продольной арматуры, величина которого составит от 16-32 мм, что зависит от использованного класса бетона. В случае если для изготовления кильсона используют ячеистый бетон (класс В10 и ниже), тогда, произведя расчет диаметра продольной арматуры, можно выяснить, что его величина должна составить до 1,6 см.

Учтите, что для перемычек используют стержни двух диаметров, при этом не учитываются конструктивные балки и плиты перекрытия. В первом ряду, при вязаном каркасе и в углах перпендикулярного профиля, а также в тех местах, где происходит перегиб хомутов, размещают арматуру большего диаметра.

Основа продольного каркаса (ненапрягаемого) располагается по сечению перекладины равномерно в три ряда. В последнем (третьем) ряду должно располагаться два и более стержня. В последующем ряду стержни нельзя располагать в просветах. При этом расстояние между отдельными стержнями арматуры не должно быть меньше большего диаметра стержня, а также меньше 2,5 см (нижняя арматура) и 3 см (верхняя).

В плитах нижнюю арматуру необходимо распределить и разместить равномерно (произведя соответствующий расчет), но для этого понадобится уложить больше двух рядов, при этом ее высота должна составить около 5 см. Если места мало, тогда в плитах разрешается размещать стержни попарно, без зазоров. Между стержнями периодического сечения расстояние равно номинальному диаметру, при этом не учитывают ребра и выступы.

Непосредственные расчеты

Схема анкеровки плиты перекрытия.

Если нижний каркас должен доходить до последних перекладин, то его заводят за опору на длину базовой анкеровки, расчет которой производят по формуле:

lo, an = Rsp Asp/(Rbond us), гдеRsp – рассчитываемое сопротивление долевого сечения арматуры растяжению;Asp – номинальная площадь арматуры (установленной);Rbond – сопротивление сцепления каркаса и бетона;

Us – периметр по профилю арматуры (по номинальному диаметру).

Например, некоторые стержни, которые необходимо довести до опоры, обрывают в пролете, а стержни вязаной арматуры иногда отгибаются, причем тогда, когда их количество больше двух и если они двухсрезные. А когда это четырехсрезные хомуты, их число не должно превышать четырех и их тоже можно отгибать на опоры и на плиты.

Монолитные плиты перекрытия частично или полностью опираются по контуру (периметру), а иногда свободно опираются или имеют защемления на опорах. В конструкциях чаще всего используют консольные перекрытия, которые опираются на одну кромку, или такие плиты, которые опираются на углы (безбалочное перекрытие). Какие из них употребить, зависит от расчета, который производится довольно легко. Для него понадобится:

• Лист;
• Карандаш;
• Линейка;
• Калькулятор;
• Знание необходимых формул.

Плиты, как и балки, могут быть однопролетные – разрезные (шарнирные и с нешарнирным опиранием), неразрезные – консольные (многопролетные).

Действующие усилия

Схема преднапряженных плит.

Если в одном направлении на плиты и перекрытия действуют определенные усилия, которые малы по сравнению с усилиями, идущими с другого направления, тогда в конструкции используют балочные плиты. К таким плитам можно отнести: прямоугольные, плоские плиты (равномерно нагруженные), которые опираются на противоположные опоры, и те плиты, которые опираются по всему периметру или защемлены с трех-четырех сторон, а соотношение пролетов при этом больше граничного значения. Его определение в документах обозначается цифрами 2 или 3.

К плитам, работающим в обоих направлениях, относятся непрямоугольные плиты (круглые, кольцевидные и др.) и плиты для безбалочного перекрытия, которые опираются на обычные колонны и с капителями. Если пролет – 6-8 м, тогда монолитные перекрытия выполняют плоскими, при большем проеме – с капителями или межколонными перекладинами или стенами, как ребристыми, так и пустотными. Для пролета в 12-15 м используют ребристые, кессонные и пустотные перекрытия (монолитные), которые опираются на стены или перекладины с четырех сторон.

Армирование монолитной железобетонной плиты происходит вязаной арматурой и сварной сеткой (стандартной). Для того чтобы все это правильно сконструировать, необходимо произвести расчет. Процент армирования необходим для вычисления процента армирования поперечного профиля всей конструкции продольными стержнями арматуры.

Его можно рассчитать по формуле:

Процент армирования равен площади бетонного сечения, помноженного на 100% и разделенного на площадь поперечного профиля стержня.

Схема плиты перекрытия.

Допустим, нужно произвести расчет армирования прямоугольного, монолитного железобетонного перекрытия, которое имеет форму прямоугольника. Для этого необходимо отметить первую точку, которая находится в вершине одного из углов. Далее отмечается вторая точка и производится расчет площади бетона.

Зная площадь арматуры, легко можно произвести расчет процента армирования монолитного перекрытия.
Если монолитные плиты имеют слабое армирование, тогда их несущая способность будет зависеть от качества бетона.

В таких плитах разрушение происходит тогда, когда арматура достигает предела прочности (при растяжении) или текучести.

1. плита слабого армирования (процент составляет 0,07 – 0,09);
2. плита среднего армирования (процент – 0,17-0,24).

Источник: https://nedrabuild.com/minimalnyy-protsent-armirovaniya-plity-perekrytiya/

Минимальный процент армирования железобетонных конструкций

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

Формула процента армирования железобетонных конструкций – соотношение бетона

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

Разберемся, как вычисляется данный показатель согласно требованиям стандарта.

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

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

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

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

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

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

Показатель армирования имеет предельные значения:

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

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

Чтобы гарантировать надежность конструкций из железобетона, необходимо соблюдать требования строительных норм

Минимальный процент армирования в конструкциях из железобетона

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

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

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

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

Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов

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

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

Это приведет к негативным последствиям:

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

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

Какова величина защитного слоя бетона

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

Его величина для несущих стен и железобетонных панелей составляет:

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

Размер защитного слоя для ребер усиления и ригелей немного выше:

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

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

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

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

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

Заключение

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

Источник: https://pobetony.expert/armirovanie/minimalnyj-procent-armirovaniya-zhelezobetonnyx-konstrukcij

Минимальный процент армирования фундаментной плиты — ЮГ-ЖБК

Сегодня монолитный или плитный фундамент пользуется немалой популярностью. Он подойдёт для строительства как уютного частного дома, так и многоэтажного торгового центра. Единственный его минус, это высокая стоимость – большой объем земляных работ, и немалое количество строительных материалов: арматуры и бетона. Зато большая площадь позволяет равномерно распределить нагрузку от конструкции по всему основанию.

Его использование оправдано на пучинистых, подвижных и просадочных грунтах. Даже если из-за изменения уровня грунтовых вод происходит сильное пучение грунта, плита не разрушается, а просто немного изменяет угол залегания – поэтому фундамент называется плавающим. Получение надёжного основания для дома, гарантирует правильно выполненное армирование фундаментной плиты.

Зачем оно нужно и как сделать его качественно? Ответим на эти вопрос поподробнее.

Зачем использовать арматуру?

Бетон входит в число наиболее распространённых и популярных строительных материалов вовсе не случайно. Его главным достоинством является прочность, позволяющая материалу выдерживать огромные нагрузки на сжатие.

Увы, при работе в грунте основание подвергается не только нагрузкам на сжатие, но и на изгиб, а также растяжение. Обычная монолитная плита, залитая без использования арматуры, при таких нагрузках будет повреждена.

Следовательно, безопасность сооружений, возведённых на ней также окажется под угрозой.

Зато если правильно выполнить армирование бетонной плиты, это решит проблемы. Благодаря металлическим прутам, бетон сможет выдерживать нагрузки на растяжение и изгиб без вреда для себя. Поэтому, хотя армирование повышает стоимость, его применение оправдано.

Какой прут выбрать?

Прежде чем начинать армирование монолитной плиты, нужно выбрать подходящий вид и диаметр прутов. Существует два вида арматуры металлическая и композитная (пластиковая). Каждая разновидность прутов имеет свои плюсы и минусы, об их сравнении подробнее читайте тут.

Для определения толщины арматуры, профессионалы берут специальный коэффициент, проводят расчёт, и высчитывают минимальный процент армирования фундаментных плит. Но если вас интересует строительство небольшого жилого дома, а не многоэтажного офисного здания, то есть возможность сделать проще. Достаточно запомнить несколько простых правил:

• при строительстве на прочном, не пучинистом грунте использовать прут диаметром не менее 10 мм;
• при осуществлении строительства на слабом, пучинистом грунте, где возможны подвижки почвы, применять прут толщиной 14 мм и более;
• если строительство ведётся из дерева, пенобетона или иных лёгких материалов брать арматуру диаметром от 10 до 12 мм;
• если основным материалом строительства является бетон или кирпич, воспользоваться арматурой диаметром 14–16 мм.

Обратите внимание! Только расчёты, выполненные проектировщиком, могут гарантировать качественное и правильное армирование фундаментной плиты.

Сколько материала нужно?

Ещё один важный момент, возникающий при строительстве – сколько арматуры нужно для монолитного фундамента? Здесь придётся провести кое-какие расчёты.

В первую очередь нужно высчитать площадь. Прутья обычно укладывают с шагом 20 см. Шаг — это расстояние между арматурой. Следовательно, на один квадратный метр верхней и нижней сетки, будет приходиться 20 метров прутьев.

Зная это, подсчитать примерный объем не составит труда. Конечно, берите с запасом – на местах соединений прутья зарезают болгаркой вразбежку, а арматуру укладывать внахлёст, это существенно увеличивает расход материала.

Но также следует учесть количество усилений.

К тому же придётся учитывать материал, который уйдёт на поперечное армирование – здесь используйте арматуру А1, она с гладкой поверхностью.

По назначению дополнительное армирование является вспомогательным, поэтому не нужно тратить лишние деньги на покупку дорогого материала.

Когда бетон застынет, то необходимость в изделиях из гладкой арматуры пропадёт – они должны лишь осуществлять удержание конструкции, чтобы равномерно распределить арматуру по всей толщине бетона, обеспечивая максимальное усиление.

В ней есть все необходимые данные, чтобы, зная выбранный диаметр прутов и длину, подсчитать точный вес материала и приобрести именно столько арматуры, сколько уйдёт на усиление определённого фундамента.

Подготовка к строительству

Первым этапом является рытье котлована. Плитный фундамент нуждается в большом котловане, поэтому оправдано использование спецтехники – экскаватора и грузового автомобиля. На самостоятельное выполнение работы уйдут многие дни. А аренда спецтехники сегодня обходится сравнительно недорого.

Следующим этапом является формирование песчаной противопучинистой подушки. Под монолитную плиту нужен слой не меньше 20 см. Песок засыпается на дно котлована, равномерно распределяется по всей площади и трамбуется.

На песчаную подушку, заливаем по уровню бетонную подготовку 9–10 см.

Далее производят устройство гидроизоляции. Есть несколько способов: укладка в два слоя рубероида или использование сыпучие смеси, посыпается перед заливкой на поверхность подготовки и смачивается водой.

Схема устройства и армирования монолитной фундаментной плиты.

 Приступаем к работе

Очень важно знать, как правильно армировать плиту. Сразу следует сказать – откажитесь от сварки. Перегрев отрицательно сказывается на арматуре. При значительных нагрузках на растяжение она ломается обычно именно в тех местах, которые подвергались сварке. Кроме того, повреждение кристаллической решётки делает металл более подверженным коррозии.

Если вы работаете с фундаментной плитой, армирование лучше выполнять при помощи прутов, связанных специальной вязальной проволокой. Связи могут быть сделаны вручную или при использовании вязального пистолета.

Это очень дорогой инструмент, но он часто сдаётся в аренду. Пистолет позволит существенно снизить затраты времени. Даже неопытный строитель легко будет делать 30–40 вязок в минуту.

При использовании обычного вязального крючка этот показатель у новичка будет составлять не более 10.

Процесс армирования проводим в следующем порядке:

1. Отбиваем контур фундамента. Натягиваем по краю нить или отчертим маркером.
2. Размечаем месторасположения арматуры, согласно проекта.

   Пример чертежа по армированию фундаментной плиты.

3. Раскладываем 1 слой арматуры. При нехватке одно целого прута стыкуем их, но следует помнить о правиле, что соседние пруты не соединяются в одном месте, следует сделать разбежку между арматурами. Размер нахлеста 42 диаметра арматуры.
4. Выравниваем пруты по краю, соблюдая защитный слой. И укладываем на них поперёк начиная с края, пруты — монтажки через 200 см, по ним выполняем развязку сетки. Под провязанные через два метра монтажки, подставим фиксаторы для арматуры, для обеспечения защитного слоя.
5. Производим разметку и укладку усиления 1 слоя. Укладываем остальную арматуру 2 слоя, и провязываем, соблюдая шаг. Доставляем фиксаторы, и укладываем и привязываем усиление 2 слоя. Нижнее армирование монолитной плиты закончено.
6. Устанавливаем и провязываем пространственные каркасы для верхнего слоя сетки.
7. Раскладываем 3-й слой основной сетки и привязываем её к каркасам, строго напротив нижней арматуры. Укладываем 3-й слой усиления, и перекрываем все 4 слоем сетки. Провязав усиление с сеткой раскладываем последнее усиление 4 слоя. По краю армирующего каркаса провязываются пешки.
8. На этом армирование фундаментной плиты заканчивается.

Готовый каркас заливаем бетоном. Заливать необходимо беспрерывно, чтобы ранее уложенный бетон не успевал схватываться. В противном случае может произойти расслоение – жидкий бетон, попадая на уже схватившийся, не будет связан с ним. Из-за этого пострадает прочность фундамента и, соответственно, снизится надёжность возведённого здания.

На этом устройство фундамента считается завершённым. Спустя несколько дней, бетон схватится, а через месяц наберёт достаточную прочность для возведения нового дома.

Вот и всё. Теперь вы знаете, как армировать монолитный фундамент, выбирать подходящий материал и проводить необходимые расчёты. А значит, проблем при строительстве наверняка не возникнет.

Источник: https://yzgbkru.com/minimalnyy-protsent-armirovaniya-fundamentnoy-plity/

Процент армирования конструкций из железобетона

Арматурный каркас является необходимой частью в железобетонных конструкциях. Цель его использования — усиление и повышение прочности бетонных изделий. Арматурный каркас изготавливается из стальных прутьев или готовой металлической сетки. Необходимое количество усиления рассчитывается с учетом возможных нагрузок и воздействий на изделие.

Расчетная арматура называется рабочей. При укреплении в конструктивных или технологических целях производится монтажное армирование. Чаще используются оба типа для обеспечения более равномерного распределения усилий между отдельными элементами арматурного каркаса. Арматура выдерживает нагрузку от усадки, колебаний температур и прочих воздействий.

Армирование бетона

Прочность на излом, повышенная надежность являются основными характеристиками, которым наделяется железобетонная конструкция при армировании. Стальной каркас многократно усиливает выносливость материала, расширяя область его применения. Горячекатаная сталь используется для армирования в железобетоне. Она наделена максимальной стойкостью к негативным воздействиям и коррозии.

Сваренный скелет из арматуры размещается внутри бетона. Однако недостаточно просто поместить его туда. Чтобы армирование выполняло свое назначение, требуются специальный расчет усиления бетона, соответствующий минимальному и максимальному проценту.

Минимальный армирующий процент

Расчетная схема нормального сечения железобетонного элемента с внешним армированием.

Под предельно минимальным армирующим процентом принято понимать степень преобразования бетона в железобетон. Недостаточная величина этого параметра не дает права считать изделие усиленным до ЖБИ. Это будет простым упрочнением конструкционного типа. Площади сечения бетонного изделия учитываются в минимальном проценте усиления при использовании продольного армирования в обязательном порядке:

1. Усиление прутьями будет соответствовать 0,05 процентам от площади разреза изделия из бетона. Это актуально для объектов с внецентренно изгибаемыми и растянутыми нагрузками, когда оказывается продольное давление за пределами действительной высоты.
2. Армирование прутьями равно не менее 0,06 процентам, когда давление во внецентренно растянутых изделиях осуществляется на пространство между армирующими прутьями.
3. Упрочнение будет составлять 0,1—0,25 процента, если железобетонные материалы усиливаются во внецентренно сжатых частях, то есть между арматурами.

При расположении продольного усиления по периметру сечения, то есть равномерно, степень армирования должна равняться величинам, вдвое большим указанных для всех перечисленных выше случаев. Это правило аналогично и для усиления центрально-растянутых изделий.

Максимальный армирующий процент

При армировании нельзя укреплять бетонную конструкцию слишком большим количеством прутьев. Это приведет к существенному ухудшению технических показателей железобетонного материала.ГОСТ предлагает определенные нормативы максимального процента армирования.

Максимально допустимая величина усиления, вне зависимости от марки бетона и типа арматуры, не должна превышать пяти процентов. Речь идет о расположении в разрез сечения изделия с колоннами. Для других изделий допускается максимально четыре процента. При заливке арматурного каркаса, бетонный раствор должен проходить сквозь каждый отдельный конструкционный элемент.

Защитный слой бетона

Армирование элементов монолитных железобетонных зданий.

Для защиты арматуры от коррозии, влаги и прочих неблагоприятных внешний воздействий, бетон должен полностью покрывать стальной каркас. Толщина бетонного пласта над металлическим скелетом в монолитных стенах более 10 см должна составлять максимально 1,5 см. Для плит толщиной до 10 см величина слоя составляет 1 см. Если речь идет о 25-сантиметровых ребрах, слой бетона должен достигать 2 см. При армировании балок до 25 см пласт цементного раствора равен 1,5 см, но для балок в фундаментах — 3 см. Для колонн стандартных размеров следует заливать бетон слоем более 2 см.

Что касается фундаментов, то для монолитных конструкций с прослойкой из цемента требуемая толщина слоя над арматурным каркасом составляет 3,5 см. При обустройстве сборных основ — 3 см. Монолитные базы без подушки требуют 7-сантиметровый слой бетона над скелетом из арматуры. При использовании толстых защитных слоев бетона рекомендуется проводить дополнительное усиление. Для этого используется стальная проволока, вязанная в виде сетки.

При дальнейшей обработке железобетонных конструкций алмазными кругами важно учитывать расположение каждого армирующего элемента и структуру его скелета. Это особенно касается процессов сверления отверстий в железобетоне и его резки. Такая обработка материалов может снизить потенциальную прочность изделия. Когда железобетон демонтируется полностью, учет перечисленных выше требований не производится.

Статья

В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет).

В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал — стоимость конструкции».

В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания и т.д.

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

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

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

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

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

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

Как видно из приведенных выше данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления и т.п.) величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м3. При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.

Довольно трудоемкую и рутинную работу по определению содержания арматуры в бетоне для некоторых отдельных элементов и всего сооружения в целом на начальном этапе проектирования (еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ) с довольно высокой точностью можно выполнить в программе SCAD++.

 2), можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но и заодно (что очень важно) проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.

При этом нужно помнить, что программа считает расход:

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

а)

б)

Рис. 1. арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитного фрагмента площадью 1 м2 при различных исходных данных: а) при разных диаметрах арматуры, б) при разных толщинах плит

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

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

Фактор	Следствие
Инженерно-геологические условия строительной площадки	Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный)
Шаг сетки несущих вертикальных элементов	Пролет плит, их толщина (жесткость)
Размеры сечения колонн/пилонов/стен	Удельный вес арматуры в бетоне
Класс бетона и арматуры	Расход арматуры в сечении

В табл. 2 мы покажем на различных типах реальных зданий и сооружений, насколько изменчивой может быть величина содержания арматуры в бетоне и как она зависит от различных исходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и т.д.

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

Более точно содержание арматуры в бетоне можно определить по формуле:

где
— содержание арматуры в бетоне для всего здания, кг/м3;
— содержание арматуры в бетоне для отдельных конструктивных элементов (фундаментная плита, плиты перекрытия и т.д.), кг/м3;
— удельный вес бетона отдельных конструктивных элементов в общем объеме бетона здания, %;
n	— общее количество конструктивных элементов здания.

Таблица 2. арматуры в бетоне для разных типов зданий

Тип здания	Элемент здания	Расход, кг/м3
а) 22-этажное здание на сваях (шаг колонн/пилонов 6,0 м)	Сваи	64
Фундаментная плита	392
Вертикальные несущие элементы	263
Плиты перекрытия	193
Всего по зданию	212
б) 10-этажное здание на сваях (шаг пилонов 3,4−3,6 м)	Сваи	70
Фундаментная плита	223
Вертикальные несущие элементы	148
Плиты перекрытия	129
Всего по зданию	148
в) 8-, 9-этажное здание на плите (шаг пилонов 4,5−4,8 м)	Фундаментная плита	238
Вертикальные несущие элементы	126
Плиты перекрытия	150
Всего по зданию	175
г) 2-этажное здание на сваях (шаг колонн/стен 4,5−8,0 м)	Сваи	83
Фундаментная плита	179
Вертикальные несущие элементы	118
Плиты перекрытия	170
Всего по зданию	147

Выводы

• Все вышесказанное дает основания утверждать, что содержание арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитных конструкций не является величиной постоянной и в большой степени зависит от меняющихся выходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и многих других факторов.
• Величина содержания арматуры в бетоне конструкций является сугубо индивидуальной характеристикой каждой конкретной конструкции и должна базироваться на соответствующих прочностных расчетах, быть следствием этих расчетов, а также отвечать конструктивным требованиям, предъявляемым к данному типу конструкции.
• С помощью новых функций, реализованных в 21-й версии программы SCAD++, появилась возможность на начальном этапе проектирования (стадия расчетной схемы) оперативно получить данные о расходе бетона и арматуры как для отдельного элемента, так и для всего здания в целом. На основании полученных данных проектировщик при необходимости принимает решение об изменении конструктивной схемы здания и оценивает, насколько эти изменения влияют на содержание арматуры в бетоне. В предыдущих версиях ПК SCAD такая задача тоже решалась, но намного более трудоемко, и при этом она требовала от проектировщика очень много времени на выполнение большого количества рутинных операций.

Литература

1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (Актуализированная редакция СНиП 52−01−2003).
2. СП 52−101−2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций и тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52−101−2003).
4. ГЭСН 81−02−06−2001.
5. ФЕР 06−01−001−17.

Леонид Скорук к.т.н., доц., старший научный сотрудник

НП ООО «СКАД Софт» (г. Киев)

Источник: https://www.cadmaster.ru/magazin/articles/cm_85_21.html

Определение эффективных параметров армирования железобетонных конструкций

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

В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет).

В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал/стоимость конструкции».

В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания и т.д.

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

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

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

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

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

Рис. 1. арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитного фрагмента площадью 1 м2 при различных исходных данных: а — при разных диаметрах арматуры; б — при разных толщинах плит

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

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

Фактор	Следствие
Инженерно­геологические условия строительной площадки	Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный)
Шаг сетки несущих вертикальных элементов	Пролет плит, их толщина (жесткость)
Размеры сечения колонн/пилонов/стен	Удельный вес арматуры в бетоне
Класс бетона и арматуры	Расход арматуры в сечении

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

При этом нужно помнить, что программа считает расход:

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

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

Таблица 2. арматуры в бетоне для разных типов зданий

Тип здания	Элемент здания	Расход, кг/м3
а) 22­этажное здание на сваях (шаг колонн/пилонов 6,0 м)	Сваи	64
Фундаментная плита	392
Вертикальные несущие элементы	263
Плиты перекрытия	193
Всего по зданию	212
б) 10­этажное здание на сваях (шаг пилонов 3,4­3,6 м)	Сваи	70
Фундаментная плита	223
Вертикальные несущие элементы	148
Плиты перекрытия	129
Всего по зданию	148
в) 8­, 9­этажное здание на плите (шаг пилонов 4,5­4,8 м)	Фундаментная плита	238
Вертикальные несущие элементы	126
Плиты перекрытия	150
Всего по зданию	175
г) 2­этажное здание на сваях (шаг колонн/стен 4,5­8,0 м)	Сваи	83
Фундаментная плита	179
Вертикальные несущие элементы	118
Плиты перекрытия	170
Всего по зданию	147

В табл. 2 на различных типах реальных зданий и сооружений показано, насколько изменчивой может быть величина содержания арматуры в бетоне и как она зависит от различных исходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и т.д.

Более точно содержание арматуры в бетоне можно определить по формуле:

, где  

Са — содержание арматуры в бетоне для всего здания, кг/м3;

Сэ — содержание арматуры в бетоне для отдельных конструктивных элементов (фундаментная плита, плиты перекрытия и т.д.), кг/м3;

Υ э — удельный вес бетона отдельных конструктивных элементов в общем объеме бетона здания, %;

n — общее количество конструктивных элементов здания.

Литература:

1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (Актуализированная редакция СНиП 52­01­2003).
2. СП 52­101­2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций и тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52­101­2003).
4. ГЭСН 81­02­06­2001.
5. ФЕР 06­01­001­17. 

Источник: https://sapr.ru/article/25474