для чего нужна продольная арматура в колонне

Алгоритм конструирования колонны

После расчета у конструктора на руках оказываются габариты сечения колонны и площадь продольной и поперечной арматуры.
В какой последовательности нужно действовать?
Рассмотрим конструирование на примере.

Понятно, что с опытом конструирования так дотошно выполнять каждый пункт нет необходимости, но в данной статье я хочу изложить все очень подробно.

Пусть у нас будет монолитная колонна второго этажа многоэтажного здания сечением 300х300 мм, высотой 3 м, площадь продольной арматуры колонны Аs = Аs’ = 9,3 см2 (момент в колонне действует в одном направлении); площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,20 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется.

Арматура колонны принята по ДСТУ 3760, класс арматуры А400С (периодического профиля), класс арматуры хомутов А240С (гладкая арматура). Каркас колонны – вязаный. Стержни стыкуются путем нахлестки. Класс бетона В25.

На колонну опирается монолитная балка сечением 350х400(h) cо следующим армированием: нижняя арматура балки 3d16, верхняя арматура балки 2d16.

Шаг 1. Подбираем продольную арматуру колонны.

Заглянем в таблицу из приложения 5 руководства:

Мы видим, что нам подходит либо 2 диаметра 22мм (9,82 см2 > 9,3 см2), либо 3 диаметра 20мм (9,42 см2 > 9,3 см2), либо 4 диаметра 18мм (10,18 см2 > 9,3 см2).

Столько вариантов выбрано для примера, обычно можно обойтись и двумя вариантами, а то и сразу на одном остановиться.
Посчитаем для начала площадь арматуры в итоге.

Если у одной грани будет 2 стержня, то всего их будет 4. Тогда площадь сечения четырех стержней d25 равна 19,64 см2.
Если у одной грани будет 3 стержня, то всего их будет 8. Тогда площадь сечения восьми стержней d20 равна 25,13 см2.
Если у одной грани будет 4 стержня, то всего их будет 12. Тогда площадь сечения двенадцати стержней d18 равна 30,54 см2.

На первый взгляд, можно принять армирование стержнями d25, т.к. площадь сечения в этом случае самая экономичная.

До принятия окончательного решения стоит прорисовать оба сечения арматуры и посмотреть, во что выльется армирование.

При этом не забываем, что при прорисовке нужно учитывать не номинальный, а реальный диаметр стержней, заглянув в ДСТУ 3760:2006, мы узнаем, что размер одного выступа арматуры h равен 0,07dн (для стержней диаметром 18 мм и меньше) и 0,065dн (для стержней диаметром 20 мм и больше).

Определим реальный диаметр стержней (с учетом двух выступов):

d18: 18 + 0,07∙18∙2 = 21 мм;

d20: 20 + 0,065∙20∙2 = 23 мм;

d25: 25 + 0,065∙25∙2 = 28 мм.

Определимся с защитным слоем для рабочей арматуры колонны (таблица 23 руководства): защитный слой должен быть больше 20 мм и больше диаметра стержня рабочей арматуры (18, 20 или 25 мм). По опыту проектирования рекомендую принимать защитный слой для монолитных колонн не менее 25-30 мм.

Расставим стержни для трех вариантов:

Все получилось неплохо. Во всех случаях стержни располагаются равномерно, защитный слой около 25 мм выдержан, минимальное расстояние 50 мм между стержнями в свету (см. 3.68 руководства) соблюдено.

Но теперь мы возвращаемся к исходным данным и вспоминаем, что стержни в колонне стыкуются нахлесткой, а значит, в сечении у нас будут не только нарисованные стержни, а еще и выпуски из колонны нижнего этажа. Добавим к нашим рисунками выпуски (розовым цветом) и посмотрим, что получилось. Выпуски всегда нужно стараться располагать так, чтобы просветы между стержнями были как можно больше (для лучшего бетонирования).

Что мы видим теперь? В колонне, заармированной d18 встречается расстояние между стержнями 32 мм, что меньше допустимых 50 мм. А это значит, что при стыковке стержней внахлестку вариант армирования с 12 стержнями недопустим – качественно забетонировать такие колонны будет невозможно.

Армирование колонн d20 и d25 нас устраивает. Чтобы сделать окончательный выбор, сравним суммарную площадь арматуры (пользуясь таблицей из приложения 5 руководства) и выберем самый экономичный вариант:

8d20: Аsum = 25,13 см2;

4d25: Аsum = 19,64 см2.

Итак, мы останавливаемся на варианте армирования восьмью стержнями d25, т.к. он однозначно экономичнее и менее трудоемок для строителей.

Шаг 2. Подбираем поперечную арматуру.

Из исходных данных мы имеем:

площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,2 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется

Прежде, чем определять диаметр хомутов, определим их шаг. Для начала заглянем в таблицу 25 руководства:

У нас поперечная арматура класса А240С с расчетным сопротивлением 2250 кг/см2 Комментарии

Источник

Армирование колонн. Пояснение к важным пунктам «Руководства по конструированию»

Все, что касается конструирования колонн, изложено в «Руководстве по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» – пункты 3.59 – 3.72, также важная информация содержится в пунктах 3.73 – 3.90 (их мы разбирать в этой статье не будем).

В данной статье я хочу дать пояснения к важным пунктам руководства, возможно, это поможет вам подойти к конструированию более осознанно.

Итак, начнем разбор.

Пункт 3.60. О гибкости колонн.

Пункт 3.62. О защитном слое бетона.

Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться.

Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.

Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.

Почему дается ограничение по длине стержня? Коррозия здесь играет очень малую роль. В основном важно удобство укладки арматуры в опалубку. Погрешности при нарезке арматуры тоже бывают, и очень неприятно, когда стержень каркаса не помещается в опалубке. Особенно этот пункт важен для сборных колонн.

Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.

Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения!
Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой.

Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.

Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.

Как найти процент армирования колонны?
Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е. ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2.
Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%

Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.

По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий.
Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров.

Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.

Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.

«При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж».

Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.

В ГОСТе или ДСТУ на арматуру вы можете найти реальный диаметр арматурного стержня, который будет больше номинального (для арматуры 8 реальный размер 9 мм; для арматуры 25 реальный размер 27 мм). В густоармированных сечениях всегда важно прорисовывать размещение арматуры с учетом реальных диаметров.

Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.

Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).

Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.

Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.

На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции. В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.

Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.

Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.

С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.

Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.

Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по «Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98» и выбирайте худший вариант.

Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.

Требования пункта 3.72 довольно четкие. Круглыми в сечении должны быть спирали, так как при любом отклонении от круга в арматуре будут возникать дополнительные напряжения. Да и навивочную машину, обеспечивающую спираль не круглого сечения вряд ли можно найти.

Еще хочется добавить, что требования к армированию круглых колонн можно использовать при армировании буроинъекционных свай круглого сечения.

Источник

Как армировать колонны: схемы, нормы и правила

В монолитном строительстве, колоннами называют железобетонные вертикальные протяженные элементы, предназначенные для восприятия и передачи нагрузки от вышележащих конструкций. Для того чтобы они смогли обеспечить одноэтажным и многоэтажным сооружениям необходимый уровень жесткости и прочности, по вертикали, их усиливают арматурным каркасом. Разберем, как правильно и чем выполнить армирование колонны, чтобы она выдержала все будущие нагрузки на сжатие, скручивание и изгиб.

Зачем армировать колонны?

Арматурный каркас увеличивает такие показатели бетонной колонны, как:

На сколько, сильно увеличатся данные показатели, зависит от диаметра используемой арматуры и марки бетона. Так же армирование даёт возможность заливать колонны не только с простой формой поперечного сечения – квадратной и прямоугольной. Но и более сложной – двутавровой и круглой (сплошной и полой).

Материал для усиления колонн

Для армирования колонн используют арматуру следующих классов:

Технологические нормы по созданию армирующего каркаса

Для того чтобы правильно выполнить армирование монолитной колонны необходимо соблюдать следующие нормы по его устройству.

Диаметр арматуры

Минимальный диаметр стальных рабочих продольных стержней для сборных колонн должен быть равен не менее 16 мм. Для монолитных допускается применять арматуру диаметром 12 мм.

Рекомендуется, для создания армирующего каркаса колонны, использовать пруты одинаковой диаметра. Но допускается и применение двух разных, в этом случае стержни большего размера располагаются по углам колонны, а меньшего между ними по центру.

Минимальный и максимальный процент армирования колонны

Минимальный размер сечения арматуры для всех колонн разный. Определяется он расчетными действиями, учитываются все будущие нагрузки, которые будут действовать на колонну, временные, длительные и постоянные.

Максимальная площадь сечения рабочей продольной арматуры не рекомендуется делать более 5% площади поперечного сечения колонны. Так как в этом случае тяжело расположить стержни в пределах сечения.

Оптимальный процент армирования колонн находиться в пределах 0,4-3%. В местах стыковки это значение будет в 2 раза больше.

Пример расчета процента армирования колонны 400 на 400 мм, арматурой 16 диаметра – 4 шт.

Расположение продольных стержней

Максимально допустимое значение расстояния между осями продольных стержней не должно превышать 400 мм. Если расстояние более 400 мм, то следует между ними установить дополнительные стержни диаметром не менее 12 мм.

Рекомендуемое значение расстояния между стержнями в свету для сборных колонн рекомендуется делать не менее 30 мм, а для монолитных от 50 мм. В обоих случаях минимальное значение следует принимать не менее диаметра используемой арматуры.

Размер и расположение поперечных элементов

Размер поперечных стержней, зависит от наибольшего размера продольного прута в сечении колонны, а также от способа их соединения (вязка или сварка). Минимальный диаметр поперечных прутов указан в таблице ниже:

На размер шага расположения хомутов в колонне влияет класс арматуры, и ее показатели расчетного сопротивления сжатию Rас.

Если процент насыщения продольных стержней в колонне больше 3, то размер шага поперечной арматуры не должен превышать 30 см и не быть более 10 диаметров меньшего продольного элемента. Рекомендуется в данном случае хомуты крепить методом сварки.

Длина и правила стыковки прутов колонн

Длина арматуры для армирования монолитной железобетонной колонны берется такой, чтобы не было необходимости делать стык. Но если стык все же необходимо выполнить внахлест, без применения сварки, то лучшим вариантом расположения стыка будет в месте изменения сечения колонны. А для многоэтажных монолитных домов, лучший вариант расположения стыка, это уровень верха перекрытия.

Рекомендуемый размер нахлеста арматуры в колонне в сжатом состоянии, равен 30 диаметрам прута, при выполнении стыковки в разбежку. Но чаще всего стыковку выполняют без разбежки над перекрытием, в таком случае размер нахлеста рекомендуется делать в 2 раза больше, то есть 60 диаметров прута.

На схемах ниже приведены примеры выполнения стыковки продольной арматуры в монолитном домостроении.

Требования к защитному слою

Соблюдение требований по защитному слою бетона для арматуры колонны, одно из важнейших условий качественной железобетонной конструкции. Размер защитного слоя, зависит от диаметра арматуры и её назначения.

По моему опыту, чаще всего размер защитного слоя для колонн находится в пределах 3 – 4,5 см. Но если толщина защитного слоя, получилась более 50 мм в растянутой зоне сечения, то необходимо дополнительно устанавливать конструктивную арматуру в виде сеток.

Схемы армирующих каркасов

На схему расположения продольных и поперечных элементов армирования колонны (хомутов и соединительных стержней), влияет размер колонны, форма, количество арматуры используемых для её усиления, а также способ соединения элементов каркаса: при помощи сварки или вязальной проволоки.

Как видите при создании армирующего каркаса следует учесть немало факторов, для того чтобы получить качественную железобетонную колонну. Будьте внимательны и ответственно отнеситесь к процессу строительства и расчета. Если остались вопросы после изучения материала, задавайте их в комментариях.

Источник

Установка арматуры в монолитной колонне

Армирование колонны

Здесь приведены конструктивные требования армирование колонны согласно действующим строительным нормам. А так же пример расстановки арматуры самого распространённого случая сопряжения жб колонны с плитой

Поперечное сечение

Минимальный размер поперечного сечения (квадратных, круглых и прямоугольных) принимается не менее 30 см.

Бетон

Класс бетона не менее В20

Рабочая арматура

Рабочую арматуру рекомендуется устанавливать в углах сечения, а так же у граней, где воспринимается большее растягивающие усилие. Минимальный диаметр рекомендуется применять не менее 16 мм. Оптимальный класс рабочей арматуры А500, которая обеспечивает эффектную совместную роботу и обеспечивает экономический эффект. Площадь арматуры применяется согласно расчётам, но не рекомендуется назначать более 5% поперечного сечения (10% в местах нахлёста). Все стрежни рекомендуется применять одинакового диаметра, допускается использовать двух разных сечений.

Стыки рабочей арматуры внахлёст устраиваются на уровне верха перекрытий (фундамента). При высоте этажа менее 3,6м, а так же при Ø арматуры более 28 — стыки рекомендуется устраивать через этаж. Перегиб арматуры для образования нахлёста должен быть менее 1:6. При числе рабочей арматуры более 4 шт. — стык устраивается в двух уровнях.

Расстояние между осями стержней продольной арматуры стоек должно приниматься не более 400мм. Те при необходимости нужно устраивать конструктивную арматуру не менее Ø12. Расстояние в свету между рабочими стержнями должно быть более Ø арматуры и не менее 50мм

Поперечная арматура

Для сдерживания поперечных деформаций бетона, а так же выпучивания сжатых стержней — применяется поперечное армирование (А240) в виде хомутов и отдельных стержней. При использования основной арматуры классов А500С А500СП допускается сварка хомутов, при этом диаметр более 8мм. Хомуты устанавливаются так что бы рабочий стержней был в месте перегиба

При ширине стойки не более 400мм и числе стержней у граней не более 4 — возможно применение одного хомута. При сечении монолитной колонны более 450мм — арматура стягивается дополнительными хомутами

Источник

Поперечное армирование железобетонных колонн

Ниже прикладываю страницу из пособия по проектированию от Тихонова.
и собственно сам САБЖ

То что встречал:
ТКП EN 1992:
9.5.3 Поперечная арматура
(1) Диаметр поперечной арматуры (хомутов, петель или винтовой спиральной арматуры) не дол-жен быть менее 6 мм или четверти максимального диаметра продольной арматуры, в зависимости от того, что больше. Диаметр проволоки в сварных сетках для поперечного армирования не должен быть менее 5 мм.
(2) Поперечная арматура должна быть достаточно заанкерена.
(3) Расстояние между поперечной арматурой вдоль колонны не должно быть больше scl,tmax.
Примечание — Значение scl,tmax, применяемое в конкретной стране, может быть указано в национальном приложении. Рекомендуемое значение равно меньшему из трех следующих расстояний:
— 20-кратный диаметр наименьшего продольного стержня;
— наименьший размер колонны;
— 400 мм.
(4) Максимальное расстояние, требуемое согласно (3), должно быть уменьшено путем умно¬же¬ния на коэффициент 0,6 в следующих случаях:
(i) в сечениях, расположенных в пределах расстояния, равного наибольшему размеру попереч-ного сечения колонны, ниже или выше балки или плиты;
(ii) вблизи соединений внахлестку, если наибольший диаметр продольных стержней больше 14 мм. Требуется как минимум три стержня, расположенных равномерно по длине нахлеста.
СП 14.13330.:
6.8.8 Жесткие узлы железобетонных каркасов зданий должны быть усилены применением сварных сеток, спиралей или замкнутых хомутов.

Источник