Кроме расчётных требований к армированию железобетонных конструкций существуют также конструктивные правила, которые обеспечивают соблюдение принятых в расчёте предпосылок и учитывают особенности работы конструкций, не отражённые в расчёте. Конструктивные требования установлены на основе экспериментальных данных, опыта проектирования и строительства, инженерной интуиции. Основные конструктивные требования норм регламентируют: Минимальную толщину защитного слоя бетона; Минимальные и максимальные расстояния между стержнями арматуры; Минимальное и максимальное содержание арматуры (диаметр арматуры и процент армирования сечения); Условия анкеровки арматуры. Процент армирования железобетонных элементов должен быть во всех случаях не менее: 0,05% — по старому СНиП; 0,10% — по новому СП. во внецентренно сжатых элементах -0,10…0,25% (чем больше гибкость, тем выше min ). Коэффициент (или процент) армирования железобетонных элементов – это отношение площади сечения рабочей арматуры A s к рабочей площади сечения бетона bh 0, выраженное в долях (или процентах): b а h 0 h A s
2: Конструктивные требования норм к армированию
Защитный слой бетона – толщина слоя бетона от грани элемента до ближайшей поверхности арматурного стержня. Защитный слой бетона обеспечивает защиту арматуры от коррозии и нагрева при пожаре (поэтому зависит от условий эксплуатации и требуемой огнестойкости конструкции), сцепление арматуры и бетона (поэтому зависит от диаметра арматуры). Защитный слой бетона a b должен составлять не менее диаметра арматуры d s и не менее 10 …20 мм (в зависимости от вида конструкции), в подошве фундамента – не менее 30…70 мм (в зависимости от наличия подготовки под подошвой). Минимальное расстояние между стержнями арматуры обеспечивает качественное бетонирование (поэтому зависит от расположения арматуры по отношению к направлению укладки бетона), сцепление арматуры и бетона (поэтому зависит от диаметра арматуры). Расстояние между гранями стержней продольной арматуры должно составлять не менее диаметра арматуры d s и не менее 25 мм для нижней арматуры и 30 мм для верхней арматуры (при горизонтальном расположении стержней в один или два ряда). В стеснённых условиях допускается укладка стержней вплотную друг к другу.
3: Конструктивные требования к продольному армированию
Максимальное расстояние между стержнями арматуры обеспечивает равномерность распределения усилий в стержнях и восприятие случайных напряжений (от усадки бетона, от местных воздействий), поэтому зависит от размеров сечения и вида конструкции. Расстояние между осями стержней продольной арматуры должно составлять во всех случаях не более 400 мм, в балках и плитах – не более 200 мм (при высоте h 150 мм); не более 400 мм и не более 1,5 h (при h > 150 мм). Вязаные каркасы: Сварные каркасы:
4: Конструктивные требования к поперечному армированию
Максимальный шаг (расстояние между осями) стержней поперечной арматуры в балках и плитах должен составлять: по старому СНиП: на приопорных участках длиной L/4 : не более (1/2) h и не более 150 мм (при h 450 мм); не более (1/3) h и не более 500 мм (при h > 450 мм); на остальной части пролёта: не более (3/4) h и не более 500 мм. по новому СП: Если поперечная арматура требуется по расчёту: не более 0,5 h и не более 300 мм; Если поперечная арматура по расчёту не требуется: не более 0,75 h и не более 500 мм. В ряде случаев (в плитах h 300 мм, в балках h 150 мм) поперечную арматуру устанавливать не требуется. Минимальный диаметр поперечной арматуры Диаметр поперечной арматуры d sw во всех случаях должен составлять не менее (1/4) диаметра продольной арматуры d s и не менее 5-6 мм. Рекомендуется принимать d sw (1/3)d s. Вязаные каркасы: Сварные каркасы: Размещение поперечной арматуры: L/4 L/4 L/2 Почему возле опор шаг поперечной арматуры уменьшается?
5: Конструктивные требования к армированию сжатых элементов
Поперечное армирование сжатых элементов устанавливается в целях: Предотвращения выпучивания продольных стержней; Сдерживания поперечных деформаций бетона; Образования пространственных арматурных каркасов. Максимальный шаг (расстояние между осями) стержней поперечной арматуры в сжатых элементах должен составлять не более 500 мм и не более 15 d s (где d s – диаметр продольной арматуры). Диаметр продольной арматуры сжатых элементов должен быть не менее 12 мм, в монолитных колоннах – не менее 16 мм. В местах передачи сосредоточенных сжимающих усилий предусматривается косвенное армирование. Узел А Узел А h k h k s s d sw d s /2 a a поперечная продольная
6: Конструктивные требования к армированию колонн
Поперечная арматура должна охватывать стержни продольной арматуры и быть приваренной к ним (либо иметь на концах крюки). Продольные стержни (по крайней мере через один) должны быть соединены поперечной арматурой.
7: Сцепление арматуры с бетоном
Максимальное напряжение bond,max Среднее напряжение сцепления bond,m Напряжения в арматуре по длине заделки передаются на бетон Длина заделки стержня l s l s Силы сцепления обеспечивают совместность деформирования арматуры и бетона. Величина сил сцепления зависит от прочности бетона, профиля и качества поверхности арматуры. Арматура с ржавой поверхностью характеризуется меньшим сцеплением. Выдёргивание стержня из бетона не произойдёт, пока усилие в арматуре будет уравновешиваться усилиями сцепления: где A bond – площадь поверхности контакта арматуры и бетона; u s – периметр стержня; l s – длина заделки; R bond – расчётное сопротивление сцеплению: 1 – коэффициент, учитывающий влияние профиля арматуры ( 1 = 1,5…2,8): 1,5 – для А240; 2,0 – для В500; 2,25 – для импортной арматуры; 2,5 – для А400, А500; 2,8 – для А500СП; 2 = 1 при диаметре арматуры d s 32 мм. d s
8: Длина анкеровки арматуры
где l an – длина анкеровки арматуры –минимальная длина заделки, при которой усилие в арматуре N полностью передаётся за счёт сил сцепления на бетон. Базовая длина анкеровки l 0, an соответствует случаю, когда стержень нагружен предельным усилием N = R s A s : l 0, an 30 d s для арматуры класса А400 Если стержень заделан в бетон на длину l l 0, an, то никаким усилием его невозможно выдернуть из бетона: в стержне либо наступит текучесть, либо он выдернется вместе с бетоном. Длина анкеровки уменьшается: с уменьшением диаметра арматуры ( d s ); с понижением класса арматуры ( R s ) ; с применением более эффективного профиля арматуры ( 1 ) ; с повышением класса бетона (R bt ). Требуемая длина анкеровки меньше базовой, если арматура недогружена: где A s,cal, A s,ef – площадь сечения арматуры соответственно требуемая по расчёту и фактически установленная; – коэффициент, учитывающий влияние напряжённого состояния (растяжение/сжатие), профиля арматуры и дополнительных анкерующих устройств: для растянутой арматуры периодического профиля = 1, для сжатой арматуры = 0,75. Анкеровка – это закрепление концов арматуры в бетоне.
9: Дополнительные анкерующие устройства
Если анкеровку стержня невозможно обеспечить заделкой на требуемую длину, применяют дополнительные анкерующие устройства: отгибы (крюки, лапки) – обязательны для гладкой растянутой арматуры; приваренные поперечные стержни; коротыши, шайбы и др. Анкеровка приваркой поперечных стержней Анкеровка установкой шайб, приваркой деталей, устройством высаженных головок «крюк» «лапка» «петля» не менее 10 d
