Процент армирования железобетонных конструкций: минимальный и максимальный

Бетон / Расчеты и пропорции /

Содержание

• 1 Армирование бетона
• 2 Минимальный армирующий процент
• 3 Максимальный армирующий процент
• 4 Защитный слой бетона
• 5 Заключение

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Индивидуальное строительство немыслимо без использования бетонных растворов. Для повышения надежности и прочности возводимых конструкций армирование является важным условием.

При наличии базовых знаний и опытных помощников усиление бетонных объектов не составит труда. В этом деле важно выполнять требования и следовать правилам расположения арматуры. Только так можно получить гарантированно долговечные и надежные железобетонные конструкции.

Процент армирования железобетонных конструкций: минимальный, максимальный

С целью выполнения армированием своего прямого предназначения, необходим специальный расчет усиления бетона, что соответствует минимальному и максимальному проценту. Эта величина играет важную роль в проектных расчетах. Ее малый показатель не дает права считать изделие усиленным до ЖБИ, а больший приведет к существенному снижению технических характеристик ж/б материала.

Содержание

1. Степень армирования
2. Особенности расчетов
3. Значение армирования
4. Минимальный процент
5. Максимальный коэффициент арматуры
6. Сохранение прочности
7. Защитный слой бетона

Степень армирования

Минимальная величина коэффициента армирования (0,05%) позволяет назвать изделие железобетонным.

Если металлические элементы поместить в бетон, но величина арматурной составляющей не будет соответствовать техническим требованиям ГОСТа, то это изделие относится к бетонным наименованиям с конструкционным укреплением и не допускается к эксплуатации. Для фундамента, колонн, несущих стен и балок степень армирования рассчитывается по формуле: К= (М1÷М2)x100; где

• М1 — вес стального каркаса;
• М2 — масса бетонного монолита.

Для создания арматурного каркаса предпочтительно используются прутья диаметром 12-14 мм.

Площадь сечения стержней обуславливает способность поддерживающего каркаса нести и распределять нагрузки. Чем больше диаметр прутьев, тем выше процент армирования и прочность сооружения. Обычно предпочитают стержни в 12—14 мм диаметром. Удельный показатель веса арматуры уменьшается с увеличением толщины бетонного слоя.

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.

Значение армирования

Минимальный процент

Наименьшая степень усиления бетона арматурой, что расположена продольно, вычисляется соответственно площади сечения железобетонного объекта и составляет 0,05%. Меньший показатель говорит лишь о локальном укреплении бетонного раствора. Такое сооружение ненадежное и опасное, поскольку возможно его разрушение. Минимальный процент армирования зависит от типа и локализации действующих нагрузок (сжатие, растяжение) вне пределов рабочего бетонного сечения, между прутьями каркаса, и колеблется в пределах от 0,5 до 0,25% для каждой конкретной конструкции.

Максимальный коэффициент арматуры

После заливки важно уплотнить бетон, чтобы не было воздуха возле решетки, который приводит к снижению прочности сооружения.

Предельно допустимая доля стали для ж/б конструкций составляет 4% (в колоннах 5%). Тип стальных элементов и марка бетона влияния не имеют. Превышение максимальной величины приводит к снижению эксплуатационных характеристик изделия и возрастанию его веса, что усилит нагрузку вышерасположенных составляющих на нижние. Укрепляя бетон, важно обеспечить плотное обволакивание всей металлической решетки раствором без образования воздушных карманов.

Сохранение прочности

Бетон создает защиту стали от влияния факторов внешней среды (влаги, химических веществ), поэтому металл должен быть полностью укрыт раствором. Любые манипуляции с железобетонным объектом типа алмазного бурения, резки, отделения частей, образования сквозных тоннелей в стене приводят к значительному уменьшению потенциала прочности.

Все работы, нарушающие монолитность железобетонной конструкции, должны проводиться с учетом схемы расположения и пространственной структуры каркаса.

Защитный слой бетона

В таблице представлена зависимость толщины бетонного слоя от типа строительного элемента:

Посмотреть «СНиП 2. 03.01-84» или cкачать в PDF (4.8 MB)

Особое внимание следует уделить фундаментам монолитной структуры. Наличие цементной подушки оправдывает слой бетонной защиты в 3,5 см, без нее — 7 см. Сборный фундамент потребует слоя шириной 3 сантиметра. Чем больше толщина искусственного камня, тем прочнее арматуру рекомендуют использовать. Технические выкладки взяты из свода требований к бетонным и железобетонным конструкциям СНиП 2.03.01—84.

Минимальная стальная арматура в бетоне и требования к прозрачному покрытию

Минимальное количество стальной арматуры определяется как такое, для которого « пиковая нагрузка при первом растрескивании бетона » и « предельная нагрузка после текучести стали » равны . Таким образом, можно избежать любого хрупкого поведения, а также любого локального отказа, если элемент не чрезмерно армирован.

Другими словами, существует процентный диапазон армирования, зависящий от шкалы размеров, в пределах которого может применяться анализ предела пластичности с его статическими и кинематическими теоремами. Минимальная площадь армирования требуется для контроля растрескивания, возникающего в бетоне из-за температуры, усадки и ползучести. Он позволяет равномерно распределить трещины и, следовательно, сводит к минимуму ширину отдельных трещин.

Следующие критерии использовались для определения площади поперечного сечения температуры или минимальной арматуры, необходимой в гидротехнических сооружениях. Указанные проценты основаны на общей площади поперечного сечения армируемого бетона. Если толщина секции превышает пятнадцать (15) дюймов (380 мм), при определении температуры или минимального армирования следует использовать толщину в пятнадцать (15) дюймов (380 мм).

Минимальный коэффициент необходимой арматуры;

FOR SLABS:

f _min = 0. 002 (for f _y = 40,000 psi)

S _min = 0.0018 (for f _y = 60,000 psi)

FOR WALLS:

Для вертикальной стали

f _мин = 0,0015

Для горизонтальной стали

f _min = 0,0025

Температурная арматура должна быть не менее ½ дюйма на расстоянии девяти 9 дюймов от центра к центру. Все бетонные успокоительные бассейны, гласис и полы, а также все конструкции бетонных перронов (с толщиной плиты > 15 дюймов) должны быть усилены на открытой (верхней) поверхности стержнями ¾ дюйма на расстоянии двенадцати (12) дюймов от центра к центру в обоих направлениях, размещенными по три (3) в дюйме от бетонной поверхности, если не предусмотрено иное.

Номинальная арматура бетонных блоков желобов, перегородок и порогов для успокоительных бассейнов, фартуков и других частей конструкций должна состоять из стержней диаметром ¾ дюйма с шагом двенадцать (12) дюймов от центра к центру.

Температурная и усадочная арматура должна быть равномерно распределена вдоль граней элементов конструкции для предотвращения растрескивания из-за изменений температуры, ползучести и усадки.

В зависимости от толщины конструктивного элемента предпочтительно, чтобы расстояние между центрами первичной и вторичной арматуры было равно или меньше 300 мм; однако ни в коем случае она не должна превышать 450 мм. Минимальное чистое расстояние между стержнями должно быть не менее 1,4 диаметра стержня или 1,4 номинального максимального размера крупного заполнителя, в зависимости от того, что больше. Это требование также относится к расстоянию в свету между контактным соединением внахлестку и соседними соединениями и стержнями.

Требования к прозрачному покрытию

Минимальная толщина бетонного покрытия над арматурой определяется исходя из соображений адекватной огнестойкости и долговечности. Крышка для армирования, отвечающего заданному периоду огнестойкости, детализируется следующим образом:

Крышка толщиной более 40 мм (1,57 дюйма) может потребовать дополнительных мер для снижения риска отслаивания.

Крышка против выкрашивания

ACI 318-11: Параметры конструкции железобетонного луча

US: Тел: 1-206-279-3300
EU: Тел: +30 6986 007 252

. Усиление. стальной арматуры в бетонных элементах должно быть ограниченный . Чрезмерное армирование (размещение слишком большого количества арматуры) не позволит стали деформироваться до разрушения бетона и внезапного разрушения.

Коэффициент армирования в конструкции бетонной балки представляет собой следующую дробь:

Коэффициент армирования ρ должен быть меньше значения, определенного при деформации бетона 0,003 и деформации растяжения 0,004 (минимум). Когда деформация арматуры составляет 0,005 или больше, секция контролируется натяжением. (Для меньших деформаций коэффициент сопротивления снижается до 0,65, поскольку напряжение меньше, чем предел текучести стали.)

Максимальная арматура

Исходя из предельной деформации 0,005 в стали, x(или c) = 0,375d поэтому

α = β ₁ (0,375d) значения β ₁ представлены в следующей таблице:

Минимальное армирование

Минимальное армирование обеспечивается даже в том случае, если бетон может противостоять напряжению, для предотвращения растрескивания.

Минимальное необходимое усиление:

, но не менее

где:

f _y — предел текучести в фунтах на квадратный дюйм

b _w — ширина стенки поперечного сечения бетонной тавровой балки

d — эффективная глубина от вершины железобетонной балки до центра тяжести растянутой стали

Покрытие для арматуры

Покрытие из бетона над/под арматурой должно быть предусмотрено для защиты стали от коррозии. Для внутреннего воздействия для балок и колонн типично 1,5 дюйма, для плит — 0,75 дюйма, а для бетона, залитого в грунт, требуется минимум 3 дюйма.

Расстояние между стержнями

Минимальное расстояние между стержнями указано для обеспечения надлежащего уплотнения бетона вокруг арматуры. Минимальное расстояние составляет максимум 1 дюйм, диаметр стержня, или в 1,33 раза больше максимального размера заполнителя.

Эффективная ширина b _eff

В случае тавровых или гамма-балок эффективная плита может быть рассчитана следующим образом: наименьшее из:

L/4, bw + 16t, или от центра к центру балок

Для экстерьера Т-образный профиль, bE или bw + ½(расстояние в свету до следующей балки)

Когда стенка находится в напряжении, минимальное требуемое усиление такое же, как и для прямоугольных секций

с шириной стенки ( bw ) вместо б .