Максимальный процент армирования железобетонных конструкций

Расход арматуры на 1 м3 бетона фундамента: нормы армирования

При возведении крупных промышленных и жилых строительных объектов вопроса о том, сколько арматуры требуется на заливку 1 м3 бетона, не возникает: нормы ее расхода регулируются соответствующими ГОСТами (5781-82, 10884-94) и изначально закладываются в проект. В частном строительстве, где мало кто обращает внимание на требования нормативных документов, придерживаться норм расхода арматурных изделий все-таки следует, так как это позволит создать надежные бетонные конструкции, которые прослужат вам долгие годы. Для определения таких норм можно воспользоваться несложной методикой, позволяющей вычислить их с помощью несложных расчетов.

Арматурный каркас напрямую определяет эксплуатационные характеристики фундамента

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.

Особенности расчетов

В железобетоне используют только горячекатаную сталь высокого класса, так как она устойчива к коррозии и крепка. Чтобы сваренный металлический каркас, расположенный в бетоне, сделал свое дело, необходим точный расчет, позволяющий уточнить, сколько и какие материалы необходимы. Важность расчетов сложно переоценить. Они выполняются с привлечением технических формул, где учтены сопротивление используемых стройматериалов, соотношение предельно допустимых нагрузок к закладываемым и другие параметры. А также стандартные вычисления предусматривают тип фундамента, наличие дополнительных конструкционных элементов, марку бетона, несущие нагрузки. По окончании математической части все данные наносят на чертеж, где представлена схема армирования. Из проекта исполнители знают, сколько и какого вида стальных стержней нужно взять. А также стоит учесть в каком порядке их расположить и связать.

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.

Армирование бетона

Заливка монолитной плиты с усилительным каркасом: фото

Армирование необходимо для повышения прочностного потенциала бетона – железобетон во много раз превосходит обыкновенный аналог по прочности на излом. Повышенную надежность обеспечивает металлический каркас, сваренный из арматуры, который располагается в толще бетона. Он играет роль скелета, который многократно усиливает выносливость объекта (узнайте здесь, как происходит армирование газобетона).

В современном строительстве применение железобетона является стандартом де-факто, несмотря на то, что его цена на порядок выше обычного аналога. Однако наличие арматуры не превращают бетон в железобетон. Иногда в опалубку просто погружаются сваренный наугад каркас, который затем заливается раствором – некоторые строители по ошибке могут назвать это железобетоном, но это заявление ошибочно.

Минимальный процент усиления

Чтобы превратить обычный бетон в железобетон, недостаточно просто заложить в него металлический каркас. Существует такое понятие как минимальный процент армирования железобетонных конструкций, посредством которого определяется степень перехода одного состояния в другое. Если процент вхождения металлических элементов окажется меньше необходимого, то данное изделие относится к бетонным наименованиям.

Обратите внимание! Данный раздел основывается на пункте 5.16 СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные конструкции”

Готовый каркас и металлического прута

Если количество металлических составляющих будет меньше необходимого, то такой тип усиления считается конструкционным укреплением – при этом изделие не становится железобетоном.

Минимальный процент усиления объекта продольной арматурой рассчитывается исходя из площади сечения бетонного элемента.

Во внецентренно растянутых и изгибаемых объектах, в том случае если продольная сила располагается вне пределов рабочей высоты сечения, усиление должно составлять не менее 0,05% (арматура S) от площади сечения бетонного элемента;
Во внецентренно растянутых объектах, где продольная сила располагается между арматурами S и S”, усиление должно составлять не менее 0,06% (арматура S и S”) от площади сечения бетонного элемента;
Во внецентренно сжатых объектах минимальный процент вхождения металлических элементов составляет от 0,1 до 0,25% (арматура S и S”).

Обратите внимание! Если продольное усиление располагается по контуру сечения (равномерно), то площадь сечения арматуры должна составлять вдвое больше указанных величин. Это также относится к центрально-растянутым объектам.

Максимальный процент усиления

Сборка каркаса перед заливкой

В бетонных работах инструкция – «чем больше, тем лучше» – неуместна.

Чрезмерное количество металлических составляющих существенно ухудшит технические характеристики изделия.

Как и в предыдущем случае, здесь также имеются нормативы.

Независимо от класса бетона и усилительных элементов, наибольший процент вхождения арматуры в сечение изделия не должен превышать 5% в случае с колоннами и 4% во всех остальных случаях. При этом бетонный раствор должен эффективно просачиваться между деталями усилительного каркаса;

Обратите внимание! В обоих случаях, в качестве усилительных элементов подразумевается горячекатаная сталь для армирования железобетонных конструкций.

Защитный слой бетона

Схема Ж/б в разрезе

Читать еще: Гибкие связи из стеклоарматуры

Усилительный каркас должен покрываться защитным слоем бетона, который обеспечивает совместную работу бетона и металлического скелета. Также он защищает металл от коррозии и воздействия окружающей среды (см.также статью «Защита бетона от влаги: способы и применяемые материалы»).

Толщина слоя над металлическим каркасом составляющими должна составлять.

В стенках и плитах (толщиной мм) не менее:

Свыше 100 мм – 15 мм;
До 100 мм и включительно – 10 мм;

В ребрах и балках:

Свыше 250 мм – 20 мм;
До 250 и включительно – 15 мм;

В фундаментных балках:

Не менее 30 мм;

Не менее 20 мм;

Обратите внимание! Если защитный слой будет иметь большее значение, то для дополнительного укрепления используется проволока для армирования железобетонных конструкций, которая перекроет излишек.

Укрепление лестничного пролета

Монолитных с цементной подушкой – 35 мм;
Сборных – 30 мм
Монолитных без цементной подушки – 70 мм;

Обратите внимание! Данный раздел составлен в соответствии с пунктом 5.5 СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные конструкции”

Также следует отметить, что алмазное бурение отверстий в бетоне или резка железобетона алмазными кругами должна учитывать расположение и структуру усилительного каркаса. Отделение частей или сквозные отверстия могут существенно снизить потенциал прочности объекта. Если же речь идет о полном демонтаже объекта, то данное обстоятельство учитывать нет необходимости.

Соблюдение норм и стандартов будет надежной гарантией долговечности и надежности железобетонных конструкций. Более подробную информацию по данной теме вы можете получить посредством просмотра видео в этой статье (узнайте также как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом).

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.

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), где Rsp – 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).

После того как производят расчет анкеровки, необходимо разобраться, какие хомуты и стержни употребить и как их разместить.

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).

Как определить расход арматуры

Нормы расхода арматурных элементов, рассчитываемые на м3 конструкций из железобетона, зависят от целого ряда факторов: назначения таких конструкций, используемых для создания бетона цемента и добавок, которые в нем присутствуют. Такие нормы, как уже говорилось выше, регулируются требованиями ГОСТов, но в частном строительстве можно ориентироваться не на этот нормативный документ, а на Государственные элементарные сметные нормы (ГЭСН) или на Федеральные единичные расценки (ФЕР).

Читать еще: Зачем арматура в бетоне?

Так, согласно ГЭСН -81, для армирования монолитного фундамента общего назначения, объем которого составляет 5 м3, нужно использовать 1 тонну металла. При этом металл, под которым и подразумевается арматурный каркас, должен быть равномерно распределен по всему объему бетона. В сборнике ФЕР, в отличие от ГЭСН, средний расход арматуры в расчете на 1 м3 бетона приводится для конструкций различных типов. Так, по ФЕР, для армирования 1м3 объемного фундамента (до 1 м в толщину и до 2 м в высоту), в котором имеются пазы, стаканы и подколонники, нужно 187 кг металла, а для бетонных конструкций плоского типа (например, бетонного пола) – 81 кг арматуры на 1 м3.

Расчетная масса 1 м стальной арматуры

Удобство использования ГЭСН заключается в том, что с помощью этих нормативов можно также определить точное количество раствора бетона, используя для этого коэффициенты, учитывающие трудно устранимые отходы арматуры, которая в таком растворе будет содержаться.

Однако, конечно, определить более точное количество арматуры, которое вам потребуется для бетона фундамента или перекрытия, позволяют вышеуказанные ГОСТы.

Минимальные нормативные диаметры арматуры

Параметры арматуры в зависимости от ее диаметра

Как определить расход арматуры

Расчетная масса 1 м стальной арматуры

Минимальные нормативные диаметры арматуры

Параметры арматуры в зависимости от ее диаметра

1 Особенности и назначение

Армирование железобетонных колонн для конструкции фундамента и несущих стен необходимо сразу по нескольким причинам.

Повысить прочность монолитной железобетонной конструкции.
Улучшает взаимодействие разных частей колонн (основной опоры, капители, подколонника, консолей).
Предотвращает появление трещин.
Позволяет осуществлять ремонт железобетонных конструкций.
Понижает шанс разрушения опоры со временем.
Позволяет выливать крупные несущие опоры с сечением 300×300 и 400×400 мм без опасений за их судьбу в будущем.

Читайте также: какую сетку применяют для стяжки пола, и как правильно ее использовать?

Все это возможно благодаря работе арматурного каркаса. Использование арматуры для колонн железобетонных решает основную проблему бетона – его хрупкость.

Арматурный каркас колонны

Прелесть железобетонных конструкций фундамента и несущих опор заключается в их совместной работе. Бетон для фундамента отлично работает на сжатие, а арматура на изгиб. Поэтому схема их соединения позволяет создать универсальный тип строительных элементов.

Качественный арматурный каркас за счет своего взаимодействия с бетоном, защищает его от образования трещин, не дает ему разрушиться вследствие течения времени или наружных воздействий, к примеру, сейсмических смещений.

Да и вообще, строительство капитальных зданий, особенно промышленных, немыслимо без использования железобетонных конструкций фундамента и опор.
к меню ↑

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.

Схематическое изображение колонн с консолью и капителью

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.

Читать еще: Как сделать крючок для вязания арматуры?

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

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.
к меню ↑

1.3 Процент армирования

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

Пример армирования каркасного здания на колоннах с двумя консолями

В расчет закладывается и такой 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.
к меню ↑

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.15. Основные расчетные требования к проектированию бетонных и железобетонных однослойных конструкций из ячеистых бетонов принимаются в соответствии с пп. 1.10 — 1.13 и 1.19 — 1.22 СНиП 2.03.01-84, двухслойных предварительно напряженных с учетом пп. 1.17; 1.18 и 1.23 — 1.30 СНиП 2.03.01-84.

1.16 (1.16). К трещиностойкости конструкций из ячеистых бетонов предъявляются требования только 2- и 3-й категорий, т.е. допускается ограниченное по ширине кратковременное и длительное раскрытие трещин. Ко 2-й категории относятся предварительно напряженные двухслойные конструкции с арматурой классов A-V, A-VI и проволокой классов В-II и Вр-II диаметром 3,5 мм и более. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается кратковременная a_crc1 = 0,2 мм.

Однородные конструкции и конструкции с другими видами арматуры относятся к 3-й категории трещиностойкости. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается: кратковременная а_crc1 = 0,4 мм, длительная а_crc2 = 0,3.

При расчете ширины раскрытия трещин коэффициент надежности по нагрузке (постоянной, длительной и кратковременной) _f принимается равным 1.

Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным к продольной оси элемента.

Во избежание раскрытия продольных трещин следует принимать конструктивные меры (устанавливать соответствующую поперечную арматуру), а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия (см. п. 1.29 СНиП 2.03.01-84).

Примечание. В конструкциях, в которых арматура покрывается антикоррозионным составом, допускается ширина раскрытия трещин а_crc2 до 0,5 мм.

1.17. Прогибы элементов железобетонных конструкций из ячеистых бетонов не должны превышать предельно допустимых значений, указанных в п. 1.20 СНиП 2.03.01-84.

Для элементов покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения, если прогибы не ограничиваются технологическими или конструктивными требованиями, предельно допустимые прогибы принимаются равными при пролетах: до 6 м — 1/150 пролета, от 6 до 10 м — 4 см.

1.18 (1.21). При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет е_а, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет е_а в любом случае принимается: не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения; не менее 2 см для несущих стен и 1 см для самонесущих стен.

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е₀ принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее е_а. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е₀ находится как сумма эксцентриситетов — определяемого из статического расчета конструкции и случайного.

Расчет сжатых бетонных элементов прямоугольного сечения (в том числе армированных симметричной конструктивной арматурой) при величине эксцентриситета, определенного в соответствии с указанием настоящего пункта, 0 3

Класс по прочности на сжатие, МПа, для ячеистых бетонов

0 0 голоса

Рейтинг статьи