Руководство по армированию железобетонных конструкций

Устройство защитного слоя бетона для заливки арматуры

Армирование – это совокупность прутьев, прокладываемых внутри стен, фундаментов, перекрытий и прочих элементов при монолитном строительстве. Так же часто армирующее соединение используется в процессе кладки из керамзитобетонных блоков.

Укладка армирующей сетки

Арматура железобетонных конструкций служит приданию прочности постройки. Ее функция принимать на себя растягивающее напряжение, а так же не допускать просадки и разрушения напряженных участков. В строительстве применяется стальная или стеклопластиковая арматура.

1 Назначение арматуры в железобетонных конструкциях

Монолитное строительство из железобетона приобретает все большую популярность. Такие конструкции возводятся гораздо быстрее, чем, к примеру, из керамзитобетонных блоков. К тому же, при монолитном строительстве можно выполнять любые формы и виды стен, опор, перекрытий и прочего без особых сложностей.

Бетон имеет массу преимуществ: высокая прочность, устойчивость к высоким и низким температурам, экологичность и прочее. Но есть и один существенный недостаток: высокий коэффициент растягивающего натяжения может привести к быстрому разрушению конструкции. К примеру, закрепленное с двух концов бетонное перекрытие, прогибаясь под собственным весом, на верхней поверхности будет испытывать сживающую нагрузку, а на нижней — растягивающую.

Поэтому технология монолитного строительства предусматривает формирование арматурной сетки внутри бетонных фундаментов, стен, опор, перекрытий. Именно армирующее волокно снижает коэффициент натяжения на напряженных участках конструкции и делает постройку прочной.

Теоретически для армирования может использоваться любой материал, даже древесина. На практике же используется только композитная или стальная арматура.

Композитная арматура – это прутья, в основе структуры которых лежит углеродное или базальтовое волокно. Такое волокно обеспечивает не только прочность и антикоррозийные свойства, но и легкость. Однако такие изделия стараются использовать лишь в строительстве одноэтажных зданий.

Никакое волокно не может по прочности сравниться со сталью. Поэтому проектирование второго этажа уже предусматривает применение исключительно стальной арматуры. Это обусловлено так же и тем, что сталь имеет высокий коэффициент прочности и натяжения.

Арматурный каркас из композитной арматуры

Для вязания армирующей сетки в промышленных условиях, как правило, используют рифленые стальные прутья разного диаметра.

При произведении работ своими руками, особенно таких, как бетонирование фундамента, могут использоваться любые металлические элементы, которые можно связать между собой.

Армированный бетон полностью защищен от натяжения и разрывов на напряженных участках.
к меню ↑

1.1 Проектирование железобетонных конструкций

Прежде, чем приступать к любому строительству, нужно предварительно составить проект. Проектирование позволяет тщательно рассчитать все нюансы будущего строительства, учитывая техническое руководство в виде СНиП.

При разработке проекта учитываются особенности грунта, климатические условия, минимальный и максимальный коэффициент натяжения, порядок и технология строительных работ.

Несущая система любого здания состоит из фундамента, подпорных стен и перекрытий.

Главная задача проектировщика – рассчитать коэффициент нагрузок на все несущие конструкции. Коэффициент нагрузки напряженных зон постройки может быть минимальный, и максимальный. Именно от него будет зависеть количество и особенности материалов для производства железобетона.

Главное пособие для проектировщика – это государственные правила СНиП – руководство по строительству жилых и нежилых зданий. Этот документ постоянно обновляется, исходя из новых материалов и способов производства.

Схема устройства и армирования ленточного мелкозаглубленного фундамента

Проектирование несущих подпорных конструкций, согласно СНиП производится по следующим параметрам:

• коэффициент нагрузки на фундамент, стены, перекрытия;
• амплитуда вибрации подпорных конструкций и верхних перекрытий;
• устойчивость основания;
• коэффициент натяжения и сопротивляемости процессу разрушения.

2 Виды арматуры

Способы классификации арматуры в изделиях из железобетона могут быть разными. Для производства железобетонных конструкции используются разные типы арматуры с различными маркировками. Виды арматуры определяются исходя из ее назначения, сечения, способа производства и т.д.

Классификация по назначению:

• рабочая арматура принимает на себя основные нагрузки напряженных участков;
• конструктивная принимает на себя коэффициент натяжения;
• монтажная используется для производства монтажа рабочей и конструктивной арматуры в единый каркас;
• анкерная выполняет функцию закладных деталей для создания перемычек, откосов.

Классификация по ориентации внутри стен, полов, перекрытий, опор бывают такие виды арматуры:

• продольная – принимает на себя коэффициент натяжения и не допускает вертикального разрушения стены, перемычек и подпорных конструкций;
• поперечная – служит для закрепления напряженных зон, выполняет функцию перемычек между продольными прутьями, препятствует появлению сколов и горизонтальных трещин.

Схема укладки арматурного каркаса для углов ленточного фундамента

Классификация по внешнему виду:

• гладкая;
• рифленая (периодического профиля). Рифленые виды арматурных прутьев значительно улучшают сцепку с бетоном и делает конструкцию более прочной, поэтому ее нужно использовать для производства напряженных зон. Периодический профиль прутьев может быть серповидным, кольцевидным или смешанным.

2.1 Классы прочности

Существуют старый и новый способы маркировки согласно СНиП.

• отечественный ГОСТ 5781-82 предусматривает маркировку A-I, A-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI;
• международные стандарты устанавливают правила маркировки А240, А300, А400, А600, А800, А1000.

На способ производства и правила использования способ маркировки не влияет. Так маркировка A-I соответствует А240, A-II соответствует А300 и т.д.

Чем выше класс арматуры, тем выше ее прочность. Изделия класса A-I гладкостенные и используются, как правило, для вязки арматурной сетки. В строительстве же стен, опор, фундаментов, перемычек, перекрытий и т.д. применяют рифленые изделия класса A-II и выше.

Термически уплотненная арматура, согласно международным стандартам, обозначается «Ат». Ее изготовление начинается с марки А400 и выше. В конце маркировки могут быть добавлены и другие литеры. Так литера «К» означает коррозийную устойчивость, литера «С» означает пригодность для сваривания, литера «В» говорит об уплотнении вытяжкой и т.д.

Пособие по армированию и государственное руководство СНиП руководство выдвигают требования к армированию железобетонных конструкций.

Защитный слой бетона для арматуры должен обеспечивать:

• совместную работу прутьев с бетоном;
• анкеровку прутьев и возможность их стыковки;
• защищать металлическую конструкцию от воздействия внешней (в том числе агрессивной) среды;
• огнеупорность конструкции.

Толщина защитного слоя определяется исходя из размера и роли арматуры (рабочая или конструктивная). Так же учитывается тип конструкции (стены, фундамент, перекрытия и т.д.) Минимальный защитный слой, согласно СНиП не должен быть меньше, чем толщина прутьев и меньше 10 мм.

Заливка бетоном арматурного каркаса в опалубке

Расстояние между арматурными стержнями определяется функциями, которые должен выполнять армированный бетон.

• взаимодействие стержней и бетона;
• возможность анкеровать и стыковать стержни;
• придание зданию максимальной прочности и долговечности.

Минимальный отступ между прутьями – 25 мм, или толщина арматуры. В стесненных условиях допускается установка стержней пучками. Тогда расстояние между ними считается от общего диаметра сечения пучка.
к меню ↑

2.2 Виды армирования

Можно выделить две основных технологии армирования.

1. Традиционное вязание металлической арматурной сетки. Бетонирование с использованием металлических стержней широко применяется на строительном рынке при возведении монолитных железобетонных конструкций. Оно позволяет производить полноценное армирование бетонного пола, фундамента, стен, перекрытий, подпорных конструкций и прочего.
2. Дисперсное армирование бетона – относительно новый способ, предусматривающий армирование стальной или другой фиброй. Этот способ широко используется в странах Европы, однако в России фиброволокно применяют, в основном, для производства бетонных полов. Если арматурные прутья снижают количество усадочных трещин лишь на 6 %, то металлическая фибра – на 20%, а полимерное фиброволокно на 60%.

Но основное преимущество диспесного армирования в снижении затрат труда. Стальное, базальтовое или стекловолоконное фиброволокно добавляется непосредственно в раствор и не требует укладки и вязки каких-либо элементов. Главный и определяющий недостаток – высокая стоимость такого способа.

Фрагмент бетонной плиты армированной стекловолокном по методу дисперсного армирования

Правила продольного армирования:

Согласно правилам СНиП армирование подстилающих слоев и набетонок зависит от назначения арматуры, назначения конструкции и гибкости элемента. Минимальный допустимый процент армировки – 0,1 %. При этом расстояние между стержнями должно быть не менее двух диаметров прута и не более 400 мм.

Поперечное армирование же, подразумевает, что шаг поперечных перемычек, согласно правилам СНиП, в напряженных зонах должен быть не менее половины сечения стержня и не более 300 мм.

В не напряженных зонах максимальное расстояние между прутьями увеличивается до 13 диаметров, но не более 500 мм.

Армирование элементов монолитных железобетонных зданий требует предварительно тщательно изучить руководство СНиП. Это позволит избежать разрушения фундамента, стен, опор, перекрытий и других подпорных конструкций.
к меню ↑

2.3 Правильное армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента (видео)

Армирование железобетонных конструкции

Различают обычное и предварительно напряженное армирование. Обычное армирование, хотя и увеличивает несущую способность конструкций, имеет ограниченные возможности, обусловленные незначительной (0,1-0,15 мм/м) растяжимостью бетона: при минимальных нагрузках возникают трещины, увеличиваются прогибы, развивается коррозия стальной арматуры.

Предварительно напряженное армирование заключается в обжатии бетона натянутой арматурой. Для того чтобы изменить знак напряжения, действующего в бетоне предварительно напряженной конструкции, необходимо прежде всего нейтрализовать имеющееся обжатие. При этом следует иметь в виду, что возможная деформация бетона при сжатии в 20- 25 раз превышает предельное растяжение.

Важнейшими следствиями предварительного напряжения является повышение стойкости от трещин, экономия арматуры, обусловленная возможностью применения высокопрочной стали. При обычном армировании с повышением рабочего напряжения увеличивается и растяжение высокопрочной стальной арматуры по сравнению с обычной сталью, что приводит к появлению трещин в растянутой зоне железобетонного элемента и потере им несущей способности.

Благодаря предварительному напряжению оказалось возможным изготавливать конструкции (плиты, балки, фермы) для перекрытия больших пролетов (более 9 м), тонкостенные пространственные конструкции (оболочки двоякой кривизны, панели-оболочки размером на пролет 12, 18 и 24 м) зданий различного назначения,

производство труб большого диаметра для напорных водоводов, опор высоковольтных линий электропередачи и ряда других конструкций. Использование предварительно напряженного железобетона позволило значительно расширить область применения сборных конструкций при возведении плотин, шлюзов, зданий ГЭС и других сооружений.

Имеются два направления предварительного напряжения железобетона, применяемые в энергетическом строительстве: в конструкциях сооружений непосредственно на месте их возведения; в сборных конструкциях заводского изготовления.

На месте возведения применяют в основном гидравлический, гравитационный методы обжатия бетонных сооружений с анкеровкой их к основанию. Применительно, в частности, к плотинам на скальных основаниях.

Гравитационный заключается в прижатии сооружения к основанию натяжением пучковой или стержневой арматуры, заанкеренной в скальную породу.

При гидравлическом бетон подвергается предварительному напряжению плоскими гидравлическими домкратами, закладываемыми в специальные швы.

При производстве сборных железобетонных изделий предварительное напряжение может производиться до затвердевания бетона и после приобретения им определенной прочности.

Первый способ («натяжение на упоры») более распространен. Сущность его заключается в том, что уложенная в форму арматура закрепляется на упоре и натягивается. Освобождается от натяжения арматура после заполнения формы бетонной смесью и затвердевания бетона.

При втором способе («натяжение на бетон») арматура располагается в специально оставленном в бетоне канале и натягивается после его затвердевания. Необходимое сцепление натянутой арматуры с бетоном достигается с помощью инъецирования в каналы конструкции цементного раствора. Освобожденная от натяжения арматура стремится вернуться в первоначальное положение, сокращается и обжимает железобетонные элементы.

Натяжение арматуры осуществляют механическим, электротермическим, электротермомеханическим и химическим способами.

-Механическое натяжение арматуры производят гидродомкратами и другими устройствами;

-электротермическое основано на использовании линейного расширения арматуры при ее нагреве электрическим током

-химическое — на применении напрягающих цементов, имеющих высокую энергию расширения.

-При электротермомеханическом натяжении арматура натягивается механическим устройством и одновременно нагревается электрическим током.

Различают линейное и непрерывное напряженное армирование. При линейном армировании на место натяжения укладывают отдельные элементы в виде стержней, пучков, прядей, соединенных в определенном порядке, а при непрерывном — арматурный каркас получают наматыванием непрерывной проволочной нити на специальные упоры или на конструкцию.

Материал взят из:

1) Д. П. Айрапетов-Архитектурное материаловедение

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8839 — | 8366 — или читать все.

ПОСОБИЕ АРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ (2007)

Добавил: Александр Кулагин

Дата: [04.10.2013]

ПОСОБИЕ АРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ (2007)

ФГУП «НИЦ «Строительство»

НИИЖБ им. А.А. Гвоздева

АРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Данное Пособие предназначено для использования при проектировании элементов зданий из монолитного железобетона и восполняет пробел, касающийся их армирования. В нем приведены последние разработки НИИЖБ по эффективным арматурным сталям, таким как стержневая классов А500С и А500СП и поставляемая в мотках, классов А500С и В500С, в том числе промежуточных диаметров, винтовая и канатная арматура.

Предлагаются новая методика расчета зданий на аварийные нагрузки и рекомендации по их проектированию с учетом предотвращения прогрессирующего обрушения.

В приложениях к пособию приводятся конструктивные требования к армированию основных элементов зданий из монолитного железобетона и примеры конструирования армирования этих элементов в реальных проектах.

Одобрено конструкторской секцией НТС НИИЖБ 13 сентября 2007 г.

Утверждено приказом ФГУП «НИЦ «Строительство» от 17 сентября 2007 г. № 181.

Материалы Пособия могут быть использованы как в практическом проектировании монолитных зданий, так и в учебном процессе по строительным специальностям.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.С. Залесов и д-р техн. наук, проф. В.А. Клевцов.

Замечания и предложения следует направлять в НИИЖБ — филиал ФГУП «НИЦ «Строительство» (тел. 174-75-09, www . niizhb . ru , Россия, 109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6).

1. ЭФФЕКТИВНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Стержневой арматурный прокат

1.2 Арматурный прокат, поставляемый в мотках (бунтах)

1.3 Винтовой арматурный прокат

1.4 Канатные элементы и их применение в предварительно напряженных перекрытиях зданий

2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3 ТРЕБОВАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ЗДАНИЙ ОТ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ

3.1 Очередность расчета по приведенной методике для вновь проектируемых зданий и при экспертизе проектных решений [10]

4 КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

5 АНКЕРОВКА АРМАТУРЫ

6 СОЕДИНЕНИЯ АРМАТУРЫ

6.1 Стыки арматуры без сварки

6.2 Сварные соединения для арматуры всех типов

6.3 Сварные соединения, применяемые для термомеханически упрочненной арматурной стали класса А500СП

6.4 Дополнительные технологические рекомендации по сварке арматурной стали класса А500СП для типовых сварных соединений, а также нетипового стыкового соединения с 3-4 накладками

6.5 Дополнительные технологические рекомендации по сварке арматурной стали класса А500СП для нетиповых сварных соединений

6.6 Механические стыковые соединения

7 ТРЕБОВАНИЯ К ГИБОЧНЫМ ОПЕРАЦИЯМ

8 ПРИЕМКА, ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА АРМАТУРЫ У ПОТРЕБИТЕЛЯ, МАРКИРОВКА, УПАКОВКА

9 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРМАТУРЫ КЛАССОВ А500С И А500СП

ПРИЛОЖЕНИЕ 1КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АРМИРОВАНИЮ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Раздел 1. Армирование монолитных фундаментов

Раздел 2. Армирование монолитных стоек и стен

Раздел 3. Армирование монолитных железобетонных балок и плит перекрытия

ПРИЛОЖЕНИЕ 2ПРИМЕРЫ АРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Раздел 1 Фундаменты

Раздел 2. Вертикальные конструкции цокольного этажа

Раздел 3 Перекрытия цокольного этажа

Раздел 4 Вертикальные конструкции типового этажа

Раздел 5 Перекрытия типового этажа

Раздел 7 Лестницы, ограждения балконов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО ГОССТРОЯ АП-4823/02

10 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Арматурный прокат для железобетона является одним из самых массовых видов продукции черной металлургии.

С учетом все возрастающих темпов строительства объемы производства арматурного проката в обозримой перспективе будут только увеличиваться (табл. 1).

Прогноз производства железобетона и потребности в арматурных сталях в РФ до 2010 г.

Ввод жилья, строительные материалы

Ввод жилья, млн. м 2

Железобетон; всего **, млн. м 2

сборный железобетон, млн. м 3

предварительно напряженный железобетон. млн. м 3

Стальная арматура всех видов, тыс. т

Высокопрочная напрягаемая арматура, тыс. т

в том числе стержневая классов А800, Aт800 и Ат1000

* Данные лаборатории арматуры НИИЖБ

** Оценочные данные ЦПЭ НИИЖБ

Номенклатура и сортамент арматурного проката, производимого на металлургических предприятиях бывшего СССР, складывались под влиянием спроса, ориентированного массовым развитием сборного железобетона и в условиях, практически изолированных от мирового рынка. До настоящего времени это обстоятельство в большей или меньшей степени для разных металлургических предприятии сказывается в недополучении прибыли, связанном с производством устаревших видов арматурного проката, с высокой себестоимостью и низкой конкурентной способностью.

Требования, предъявляемые к арматурному прокату строителями (потребителями) еще на ранней стадии развития железобетона, остались актуальными и в настоящее время.

Учитывая особенности современного производства и эксплуатации арматурных элементов сборного и монолитною железобетона (каркасов, сеток, закладных деталей, монтажных петель и т.п.), к основным требованиям по прочности, деформативности и сцеплению с бетоном добавились дополнительные требования по свариваемости, хладостойкости, коррозионной стойкости арматуры и др. Из-за все возрастающих требований к качеству строительства экономическая эффективность и надежность применения того или иного вида арматурного проката у потребителя становятся основополагающими для внедрения его у производителя.

На ранней стадии производства арматуры главными определяющими ее потребительских свойств были технические возможности сталелитейного и прокатного технологического оборудования. Тогда строители были вынуждены довольствоваться той арматурной продукцией, которую производила металлургическая промышленность.

В связи с бурным развитием металлургического производства в последние годы практически все технологические ограничения с производства арматуры были сняты. В настоящее время металлурги готовы производить ту арматурную продукцию, которая может быть эффективно использована в строительстве.

В соответствии с СП 52-101-2003 для армирования железобетонных конструкций рекомендуется применять арматуру следующих видов:

— горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) диаметром 6-40 мм;

— термомеханически упрочненную периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный) диаметром 6-40 мм:

— холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-12 мм.

Класс арматуры по прочности на растяжение обозначается:

А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

В — для холоднодеформированной арматуры.

Классы арматуры по прочности на растяжение А и В отвечают гарантированному значению предела текучести (с округлением) с обеспеченностью не менее 0,95, определяемому по соответствующим государственным стандартам или техническим условиям.

В необходимых случаях к арматуре предъявляются требования по дополнительным показателям качества: свариваемость, пластичность, сцепление с бетоном, хладостойкость, коррозионная стойкость, усталостная прочность и др.

При проектировании железобетонных конструкций может быть использована арматура:

— гладкая класса А240 (A-I);

— периодического профиля классов А300 (А-II), А400 (А-III, А400С), А500 (А500С, А500СП), В500 (Bp-I, B500C), где С — свариваемая, П — повышенного сцепления.

До 80-х годов прошлого столетия основной объем производства и применения в строительстве составляла арматура с пределом текучести σ_т=400 МПа. За период 1991 — 1997 основные европейские страны перешли на единый класс свариваемой арматуры периодического профиля для ненапряженных железобетонных конструкций с пределом текучести σ_т=500 МПа (табл. 2).