Минимальное армирование по СП 63.13330 (СНиП 52-01-2003)
Процент армирования продольной растянутой (сжатой, если необходима по расчету) арматурой в сечениях железобетонных элементов определяется по формуле:
b — ширина сечения в м;
As — площади сечения арматуры в м 2 ;
h0 — рабочая высота сечения в м, вычисляется по формуле
а — расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до ближайшей грани сечения (при одном ряде арматурных стержней от центра тяжести арматуры до грани сечения) в м.
μ s следует принимать не менее:
0,1% — в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости l0/i ≤ 17 (для прямоугольных сечений l0/h ≤ 5);
0,25% — во внецентренно сжатых элементах при гибкости l0/i ≥ 87 (для прямоугольных сечений l0/h ≥ 25);
для промежуточных значений гибкости элементов значение определяют по интерполяции.
Примечание!
В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально растянутых элементах минимальную площадь сечения всей продольной арматуры следует принимать вдвое большей указанных выше значений и относить ее к полной площади сечения бетона.
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.
Как определить минимальный процент армирования конструкции?
Нормы дают нам ограничение в армировании любых конструкций в виде минимального процента армирования – даже если по расчету у нас вышла очень маленькая площадь арматуры, мы должны сравнить ее с минимальным процентом армирования и установить арматуру, площадь которой не меньше того самого минимального процента армирования.
Где мы берем процент армирования? В «Руководстве по конструированию железобетонных конструкций», например, есть таблица 16, в которой приведены данные для всех типов элементов.
Но вот есть у нас на руках цифра 0,05%, а как же найти искомое минимальное армирование?
Во-первых, нужно понимать, что ищем мы обычно не площадь всей арматуры, попадающей в сечение, а именно площадь продольной рабочей арматуры. Иногда эта площадь расположена у одной грани плиты (в таблице она обозначена как А – площадь у растянутой грани, и А’ – площадь у сжатой грани), а иногда это вся площадь элемента. Каждый случай нужно рассматривать отдельно.
На примерах, думаю, будет нагляднее.
Пример 1. Дана монолитная плита перекрытия толщиной 200 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 175 мм). Определить минимальное количество арматуры у нижней грани плиты.
1) Найдем площадь сечения бетона 1 погонного метра плиты:
1∙0,175 = 0,175 м² = 1750 см²
2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):
3) Составим известную со школы пропорцию:
4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:
Х = 0,05∙1750/100 = 0,88 см²
5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 5 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.
Обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.
Пример 2. Дана плита перекрытия шириной 1,2 м, толщиной 220 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 200 мм), с круглыми пустотами диаметром 0,15м в количестве 5 шт. Определить минимальное количество арматуры в верхней зоне плиты.
Заглянув в примечание к таблице, мы увидим, что в случае с двутавровым сечением (а при расчете пустотных плит мы имеем дело с приведенным двутавровым сечением), мы должны определять площадь плиты так, как описано в п. 1:
1) Найдем ширину ребра приведенного двутаврового сечения плиты:
2) Найдем площадь сечения плиты, требуемую условиями расчета:
0,45∙0,2 = 0,09 м² = 900 см²
3) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):
4) Составим пропорцию:
5) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:
Х = 0,05∙900/100 = 0,45 см²
6) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 7 стержням диаметром 3 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.
И снова обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.
Пример 3. Дан железобетонный фундамент под оборудование сечением 1500х1500 мм, армированная равномерно по всему периметру. Расчетная высота фундамента равна 4 м. Определить минимальный процент армирования.
1) Найдем площадь сечения фундамента:
1,5∙1,5 = 2,25 м² = 22500 см²
2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для фундамента, предварительно определив l₀/h = 4/1.5 = 4,4 24:
3) Составим пропорцию:
4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:
Х = 0,25∙1750/100 = 4,38 см²
5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 12 мм, которые нужно установить у каждой грани на каждом погонном метре стены.
Заметьте, если бы стена была толще, минимальный процент армирования резко бы упал. Например, при толщине стены 210 мм потребовалось бы уже 5 стержней диаметром 10 мм, а не 12.
День добрый. Подскажите пожалуйста:
Коэффициент армирования: для чего нужен и как рассчитывается
Отправим материал на почту
Исполнение монолитных конструкций, куда относят заливной фундамент ленточного типа, цементные стяжки, а иногда и плиты перекрытия – ответственная работа. Она требует соблюдения расхода арматуры на куб бетона, для чего и нужно знать коэффициент армирования. В частном строительстве этот параметр важен так же, как и в капитальном, поэтому мне хотелось бы напомнить, какие правила расхода арматуры существуют, и как проводится ее расчет на основе СНиП.
Что написано в СНиП
Коэффициент армирования – значение, без которого невозможны строительные работы. Важно понимать, что это процентный показатель, вычисляемый по суммарному сечению или по массе используемых материалов. Расчеты основываются на положениях СНиП 2.03.01-84, а параметры прописаны в ГОСТ 10884, где регулируются стандарты арматурной стали для ж/б конструкций.
На практике рекомендую делать расчеты только по указаниям СНиП; приблизительные оценки здесь неуместны. На результат одинаково плохо повлияет как недостаток, так и переизбыток арматурного материала. Недостаток ухудшит эксплуатационные качества конструкции и, в конечном итоге, повлияет на ее долговечность.
Попытка нашпиговать бетон арматурой «про запас» также не приведет к ожидаемому результату. Вы превысите нормативы по материалоемкости, потратите больше денег, а строительные работы обойдутся дороже, чем планировалось. Все вместе не пойдет на пользу бюджету, да и конструкция не станет намного прочнее. Более того, расчеты показывают, что в некоторых случаях прочность даже снижается, а это не тот результат, который вы бы хотели получить.
В СНиП указано, что правильный расчет коэффициента армирования железобетонных конструкций защитит конструкцию от следующих негативных процессов:
Что касается практики строительства бетонных оснований, то оптимальным будет требование использования минимум двух неразрывных каркасов. Особенность создания каркасов в частном секторе состоит в фиксации арматурных стержней не с помощью сварки, а внахлест. Такое соединение хорошо перераспределяет растягивающие и сжимающие нагрузки и одновременно получается более качественным.
Сварочное соединение оправдывает себя в промышленном и другом капитальном строительстве. Для частных построек используют стержни меньшего диаметра, и сварка нередко просто прожигает их, снижая качество каркаса в целом.
Как рассчитать
Бетон не становится железобетоном просто из-за наличия внутри некоторого количества металлических стержней. Если строители погружают в опалубку приблизительно собранный каркас, заливают его раствором, а потом называют изделие железобетоном, это не всегда соответствует истине.
Для ж/б изделий существует понятие минимального процента армирования. Если в вашем фундаменте процент включенных арматурных деталей меньше необходимого, то основание по параметрам будет отнесено не к ж/б, а к бетонным изделиям.
В общем случае, чтобы вычислить минимальный процент (или коэффициент), суммарное сечение арматурных стержней делят на сечение бетонной массы, которую предполагается усиливать. На практике процент армирования фундамента, балки, стенового каркаса или колонны намного удобнее определять следующим способом:
Для чего нужны предельные значения коэффициента
Минимальный процент усиления сообщает о том, каким будет предельно допустимое значение, после которого возможность разрушения фундамента или стены резко возрастает. В любом случае, если процент опускается ниже 0,05%, речь будет идти о частичном усилении бетонной конструкции, и назвать ее ЖБИ уже нельзя.
Минимальный показатель может изменяться в определенных пределах, что связано с особенностями конструкции и распределения в ней нагрузок. Возможны следующие варианты:
Поскольку переизбыток металла в бетоне ухудшит технические характеристики конструкции, существует верхний предел, ограничивающий использование арматуры. Нормативы максимального коэффициента (независимо от марки бетона) выглядят следующим образом:
Также удельный вес арматурных стержней в сечении бетона меняют в следующих случаях:
Для упрощения расчетов существуют таблицы, связывающие эти параметры. Отдельно рассчитывается величина защитного слоя бетона, то есть, расстояние от каркаса до поверхности изделия. Для большинства конструкций она находится в пределах от 3 (сборный ж/б) до 7 см (монолитные фундаменты).
О проверке минимального процента армирования в следующем видео:
Коротко о главном
В частном строительстве регулярно используются монолитные конструкции. Для их изготовления применяют цементный раствор, армированный металлическим каркасом. Чтобы изделие получилось прочным и долговечным, проводят расчет его параметров, в том числе и коэффициента армирования.
Показатель позволяет определить минимально необходимое количество металлической арматуры, диаметр металлических стержней, подобрать расстояние между арматурным каркасом и поверхностью бетона. Так как на прочность изделия одинаково плохо влияет как недостаток, так и избыток арматуры, существуют минимальные и максимальные значения коэффициента.
Напишите в комментариях, как думаете – стоит ли использовать стержни большего диаметра, чтобы создать повышенный запас прочности?
Какой расход арматуры на 1 м3 бетона
Для правильного расчета расхода арматуры на 1 м 3 бетона необходимо соблюдать строительные нормы и требования по армированию железобетонных конструкций. Так как, для конструкций разного типа, процент содержания стальных стержней в железобетоне может существенно отличается.
Какие показатели влияют на расчет расхода
При расчете расхода арматуры для армирования железобетонных конструкций следует учесть:
Все вышеперечисленные характеристики учитываются при расчетах количества арматуры требуемого для армирования возводимой конструкции. От их величины зависит и объем требуемого материала на 1 м 3 бетона. Так как эти показатели для каждой конструкции свои, то и расход для них будет разный.
Как рассчитывается расход арматуры на куб бетона
Согласно СП 52-101-2003 конструкцию можно назвать железобетонной, если площадь сечения продольных стальных стержней равна минимум 0,1 %, от площади сечения бетона. Максимальный процент содержания стальных стержней в бетоне равен 5, в местах стыковки, например колонн, этот показатель может доходить до 10. Рекомендуемый диапазон, это 0,5-3 % арматуры, от площади сечения бетона.
Исходя из конструктивных требований СП 52-101-2003, норма расхода арматуры для армирования железобетонных конструкций, находится в пределах от 20 до 430 кг на 1 м 3 бетона.
Таблица расхода арматуры
В данной таблице, рассчитан вес арматуры, необходимый для армирования железобетонных конструкций, в зависимости её количества в процентах от площади сечения бетона.
| Содержания арматуры, % | Масса арматуры на 1 м 3 бетона, кг |
| 0.1 | 7.85 |
| 0.5 | 39.25 |
| 1 | 78.5 |
| 1.5 | 117.75 |
| 2 | 157 |
| 2.5 | 196.25 |
| 3 | 235.5 |
| 3.5 | 274.75 |
| 4 | 314 |
| 4.5 | 353.25 |
| 5 | 392.5 |
Примеры расчета расхода арматуры
Как уже было сказано выше, количество стержней требуемых для армирования зависит от типа конструкции, ниже приведены примеры как проводить расчёты для них.
Ленточный фундамент
Рассчитаем количество арматуры на 1 м 3 бетона, необходимое для армирования ленточного фундамента – высота 1,2 м, ширина 0,4 м. Для продольного армирования используем стальные стержни диаметром 12 мм – 14 шт., для поперечного хомуты из прутов 8 мм – шаг 30 см, а также соединительные стержни с шагом 60 см.
Порядок выполнения расчета расхода по схеме приведенной выше:
Монолитная плита перекрытия
Рассчитаем на примере армирования плиты перекрытия толщиной 20 см, так как это самый распространённый размер. Шаг армирующей сетки 200 на 200 мм диаметр стержня 10 мм, усиления 14 мм – шаг 200 мм.
Порядок расчета расхода на 1 м 3 перекрытия по схеме:
Таким образом, можно произвести расчеты для перекрытий различных конструкций. Но при этом следует ещё учесть расход на стыки, усиления в зоне продавливания, и другие дополнительные элементы, в зависимости от формы и особенностей строения.
Железобетонная колонна
Рассчитаем расход для армирования колонны 300 на 300 мм. Продольная арматура класса А500С диаметром 16 мм – 4 шт, поперечная А240 – 8 мм. Порядок расчета:
Все расчеты по расходу стали являются теоретическими, к каждому случаю следует подходить индивидуально, учитывать все действующие нагрузки на конструкцию, так как от этого зависит минимальный процент армирования, а от него, то, сколько арматуры уйдет на 1 м 3 бетона. Если остались вопросы, задавайте в комментариях, будем рады помочь.