Сечение с симметричной арматурой

Симметричное армирование используется в колоннах внутренних рядов. Требуемое количество симметричной арматуры определяется в зависимости от относительной величины продольной силы

(6.7)

(6.8)

где ξ – относительная высота сжатой зоны, определяемая по формуле

(6.9)

где значение α_s допускается принимать равным

(6.10)

В формулах (6.7 – 6.10):

.

(6.11)

Далее вычисляют фактический коэффициент армирования m и сравнивают с ранее принятым, и если разница значительная, то расчет повторяют с новым значением m.

Сечение с несимметричной арматурой

Несимметричное армирование используется в колоннах крайних рядов. Площади сечения сжатой S’ и растянутой S арматуры, соответствующие минимуму их суммы, определяются по формулам:

(6.12)

(6.13)

Класс арматуры	А240	А300	А400	А500	В500
Значение	0,612	0,577	0,531	0,493	0,502
Значение	0,425	0,411	0,390	0,372	0,376

.

При отрицательном значении A_s, вычисленном по формуле (6.13), площадь сечения арматуры S принимается минимальной по конструктивным требованиям (табл. 6), но не менее величины

(6.14)

Минимальный процент армирования внецентренно сжатых колонн

Условия работы арматуры	, %
Арматура во внецентренно сжатых элементах при:
a) (для прямоугольных сечений – при )	0,10
б)	0,15
в)	0,20
г)	0,25
Примечание: Для внецентренно сжатых элементов при значение , (%) можно также определять линейной интерполяцией между значениями 0,10 и 0,25

Площадь сечения арматуры S’ определяется:

при отрицательном значении A_s,min – по формуле

(6.15)

(6.16)

Если принятая площадь сечения сжатой арматуры A_s,min значительно превышает ее значение, вычисленное по формуле (6.12) (например, при отрицательном его значении), площадь сечения растянутой арматуры может быть уменьшена исходя из формулы

где

(6.17)

Если сжатая арматура отсутствует или не учитывается в расчете, площадь сечения растянутой арматуры определяется всегда только по формуле (6.17), при этом должно выполняться условие .

Пример расчета

В примере приведен расчет колонны только на вертикальную нагрузку. Колонна крайнего ряда и армирование несимметричное.

Дано: колонна нижнего этажа рамного каркаса с сечением размерами b=400 мм, h =400 мм; a=a’=45 мм; бетон класса В30 (E_b=32500 МПа, R_b=17 МПа); арматура класса А400 (R_s = R_s‘ = 355 МПа); продольная сила и изгибающие моменты в опорном сечении: от вертикальных нагрузок: всех N= 1532,98 кН, M =101,94 кН·м, постоянных и длительных N_l =1319,98 кН, M_l = 86,19 кН·м; высота этажа l=6,0 м.

Поскольку рассматриваемое сечение опорное у консоли и колонна у этой опоры имеет податливую заделку и жесткую в заделке в фундамент, коэффициент η_v = 1,0 и увеличение изгибающего момента вследствие гибкости колонны не будет. Рабочая высота сечения h₀ = h – a = 400 – 45 =355 мм (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Сечение колонны

Площади сечения сжатой и растянутой арматуры, соответствующие минимуму их суммы, определяются по формулам:

где α_R =0,39 и ξ_R =0,531 определяются по таблице 6.1;

м=221 мм.

Процент армирования сечения μ=3070·100/400 2 =1,92%. Для колонн первого и второго этажей можно было назначить сечение размером b×h= 400×600 мм или принять класс бетона по прочности на сжатие В40.

Источник

Что такое армирование и для чего оно нужно?

При строительстве жилых домов, промышленных объектов, возведении инженерных конструкций требуется проводить дополнительные мероприятия по увеличению стойкости и надежности сооружений. Для этих целей применяется армирование.

Несмотря на то, что бетонный массив отличается прочностью, он под влиянием внешних факторов может постепенно разрушаться. Именно с этой целью осуществляется усиление изделий и конструкций из бетона, что является неотъемлемой операцией при выполнении строительных мероприятий.

Попробуем разобраться, что такое армирование, в каких случаях его целесообразно применять, как оно производится. Назначение армирования состоит в том, чтобы увеличить несущую способность конструкции, снизить вероятность возникновения трещин, возникающих в связи с температурными перепадами. Для этих целей применяется материал с повышенными прочностными характеристиками – сталь, базальтовое волокно, стекловолокно, фибра.

Чтобы избежать преждевременной коррозии и повысить износоустойчивость зданий, стали использовать метод армирования

Элементы конструкции, требующие армирования

Каждый конкретный объект строительства предназначен для выполнения определенной задачи. Поэтому целесообразность усиления определяется индивидуально. Способы и места расположения элементов армирования оговариваются на стадии проектирования. В основном армированию подлежат:

Арматурные работы. Общие понятия

Прежде, чем приступить к описанию видов, способов, схем усиления, применяемых материалов, разберемся, что такое армирование в целом. Бетон, замену которому в строительной индустрии найти трудно, воспринимает сжимающие усилия до одной тонны на квадратный сантиметр площади изделия, но при этом плохо реагирует на нагрузки, вызывающие его растяжение с последующим нарушением целостности.

Для более надежного соединения бетона с арматурой, ее изготовляют с рельефной поверхностью

Чтобы устранить эти недостатки, бетонному составу нужно армирование. Комбинация арматуры с бетоном позволяет получить на выходе материал, полностью удовлетворяющий требованиям строительных норм по величине предполагаемых нагрузок. Для повышения прочностных свойств предпочтительно использовать предварительно напряженную арматуру. Это достигается путем растяжения прутков специальными устройствами.

Через некоторое время напряжение не исчезает, а постепенно подтягивает весь бетонный массив изделия, что способствует улучшению механических характеристик. Используется данный эффект при возведении высотных зданий. Арматурные элементы, объединяясь в цельную конструкцию, образуют прочную систему, обеспечивающую эксплуатационную жесткость каркаса.

Требуемые расчеты по армированию строго регламентированы нормативными документами по выполнению строительных мероприятий. Занимаясь частным строительством, не обязательно изучать документацию, достаточно придерживаться основных правил, известных любому строителю.

Виды усилений

Мы кратко рассмотрели, что такое армирование. Теперь разберемся, какие основные его виды применяются в современных технологиях:

Соединить арматуру можно как с помощью сварки, так и специальной проволоки

Классификация арматуры

При проведении мероприятий по усилению несущих конструктивных элементов используется арматура, которая отличается не только материалом, технологией изготовления, но и профилем, назначением, сферой применения. Укрупненно арматура разделяется по четырем основным признакам:

Непосредственно в бетон стоит ввести гидроизоляционные добавки, чтобы защитить сталь от ржавчины и тем самым значительно продлить срок эксплуатации сооружения

Виды армирующих элементов

Разобравшись, для чего нужно применять укрепление строительных элементов, что такое армирование, рассмотрим, какие виды изделий, предназначенных для усиления строительных конструкций, существуют на сегодняшний день:

Заключение

Ознакомившись с представленным материалом, изучив, что такое армирование, застройщики смогут определиться с требуемым вариантом усиления конструкции в зависимости от поставленных задач по возведению строительных объектов.

Выбор правильного варианта усиления строительных конструкций предотвращает образование трещин, способствует увеличению жесткости, повышению ресурса эксплуатации возводимых зданий.

Источник

Что такое армирование?

При возведении объектов строителям приходится выполнять работы по обеспечению прочности сооружений на протяжении периода эксплуатации. Для повышения надежности бетонных конструкций используется армирование. Главная характеристика бетона – прочность. Однако материал под воздействием факторов природного характера теряет целостность, постепенно разрушаясь. Усиление бетонных конструкций позволяет решить серьезные задачи – повысить их несущую способность и предотвратить растрескивание. Итак, что такое армирование? Разберемся детально.

Что такое армирование

Многие слышали специальный строительный термин «армирование», но затрудняются правильно ответить, что такое армирование и как оно выполняется. Остановимся на этом подробно. Известно, что бетон, применяемый в строительной сфере, обладает повышенным запасом прочности.

Однако материал имеет свои особенности:

Бетонному материалу проблематично найти альтернативу. Именно поэтому строителям приходится решать задачи, связанные с укреплением бетонного массива. Усиление бетона – это метод повышения прочностных характеристик материала путем армирования.

Армирование — неотъемлемая часть конструкции, материал которой предусматривает переход из жидкого состояния в твёрдое

Для этих целей применяются следующие материалы:

Строители уверенно утверждают, что бетону нужно армирование. В результате арматурного усиления получается монолит, соответствующий требованиям нормативных документов, регламентирующих величину предполагаемых усилий. Максимальный запас прочности обеспечивают предварительно напряженные стальные прутки. Они снимают напряжение и повышают механические свойства бетона. Технология положительно зарекомендовала себя при возведении высотных объектов, когда силовые каркасы формируют жесткий контур, повышающий устойчивость здания.

Для чего нужно усиление бетона

При эксплуатации строений на бетонные конструкции воздействуют различные виды усилий:

В результате бетонные изделия подвергаются изгибу, растяжению или кручению. Указанные факторы отрицательно воздействуют на прочность не укрепленного бетона. Для повышения прочностных характеристик материал укрепляют с помощью армирования.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу

Назначение армирования:

Разобравшись, что такое армирование, рассмотрим конкретные участки здания, нуждающиеся в усилении.

В каких зонах нужно армирование

Различные части здания воспринимают определенные нагрузки. В зависимости от действующих усилий определяется метод укрепления, применяемый материал, а также зоны расположения силовых элементов.

Укрепляют следующие участки:

В проектной документации оговариваются все проблемные участки строения и даются рекомендации по обеспечению необходимого запаса прочности.

Поскольку все ж/б изделия условно подразделяются на заводские и местного производства, арматура работает в них по-разному

Разновидности усиления

В строительстве используются технологические решения, позволяющие повысить прочностные свойства проблемной зоны.

Применяются следующие виды укрепления бетона:

Выбор метода укрепления осуществляется в соответствии с особенностями здания, действующими нагрузками и поставленной перед строителями задачей.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции

Как классифицируется арматура

Для укрепления бетонных конструкций применяется арматура, изготовленная из различных материалов. Наиболее широко используются металлические элементы, которые отличаются следующими моментами:

Подбор необходимых металлических прутков осуществляется в соответствии с чертежом на основании предварительно выполненных расчетов.

Виды силовых конструкций

С целью повышения прочностных характеристик бетонных конструкций в настоящее время в строительной отрасли используются различные типы силовых элементов:

Мощные силовые каркасы применяют для усиления нагруженных фундаментов и ответственных частей здания. Используя сетку для армирования можно усилить кирпичную или блочную кладку, а также предотвратить растрескивание бетонной стяжки или дорожного покрытия.

Подводим итоги

После ознакомления с материалом статьи вряд ли возникнет вопрос, что такое армирование. Усиление бетона – это ответственная операция, предотвращающая растрескивание, повышающая жесткость монолита и увеличивающая долговечность возводимых строений. Важно уметь правильно выбрать конкретный вариант укрепления строительных конструкций.

Источник

Армирование стержневых элементов

ПОДБОР И ПРОВЕРКА АРМИРОВАНИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Подбор арматуры и проверка заданного армирования в стержневых и пластинчатых элементах для различных случаев напряженного состояния производится при помощи конструирующих систем ЛИР-АРМ и ЛАВР (ЛИР-АРМ локальный). Расчет производится в соответствии с нормативными требованиями [16].

Площади арматуры по первой и второй группе предельных состояний вычисляются по усилиям от отдельных загружений, по расчетным сочетаниям нагрузок (РСН) и расчетными сочетаниями усилий (РСУ), полученным в результате расчета конструкции.

Определение армирования осуществляется на базе нормативных данных, которая содержит сведения о расчетных характеристиках арматуры и бетона, диаметрах и площадях арматурных стержней и т.п.

Для подбора армирования в системе ЛИР-АРМ интерактивном режиме задаются дополнительные данные: нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры, назначаются конструктивные элементы, задается унификация элементов и т.п.

Для определения и проверки армирования в системе ЛАВР исходные данные можно ввести как в интерактивном режиме, так и путем экспорта данных из ЛИР-АРМ с их дальнейшей корректировкой. В системе ЛАВР можно многократно изменять параметры сечения, геометрические характеристики, заданное армирование сечения, информацию о материалах, усилия и сочетания и производить подбор арматуры.

При расчете армирования можно применять характеристики арматуры соответствующие ДСТУ 3760-98 (Прокат арматурный для железобетонных конструкций).

Для определения армирования в элементах расчетной схемы разработаны различные модули армирования СТЕРЖЕНЬ, БАЛКА-СТЕНКА, ПЛИТА, ОБОЛОЧКА.

Модуль армирования СТЕРЖЕНЬ производит подбор арматуры в стержневых элементах от следующих усилий:

— нормальной силы (сжатие или растяжение) N;

— крутящего момента Mk ;

— изгибающих моментов в двух плоскостях My, Mz;

— перерезывающих сил в двух плоскостях Qy, Qz.

Расчет выполняется по первой (прочность) и второй (трещиностойкость) группе предельных состояний.

Допустимые формы сечения: прямоугольник, тавр с полкой внизу, тавр с полкой вверху, двутавр, коробчатое сечение, кольцо, круг, крестовое сечение, уголок, тавр со смещенной стенкой полка внизу, тавр со смещенной стенкой полка вверху.

При подборе продольной арматуры предельное состояние сечения принято в соответствии с [53]: сжатая зона бетона с расчетным напряжением, с контролем относительной высоты (в зависимости от класса бетона), растянутая и сжатая арматура с расчетными сопротивлениями стали.

Алгоритм имеет две ветви: для плоского случая (при наличии изгибающего момента в одной плоскости и нормальной силы) и для пространственного случая (при наличии изгибающих моментов в 2-х плоскостях и нормальной силы).

В плоском случае всегда рассчитывается тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. При необходимости полка уничтожается путем назначения для нее нулевой высоты.

В пространственном случае сечение разбивается на элементарные прямоугольные площадки. Предельное состояние находится итерациями. Сечение принимается линейно упругим на каждом шаге итерации. Из сечения удаляется растянутый и перенапряженный бетон, а также перенапряженная арматура. При удалении перенапряженных элементарных площадок внешние усилия снижаются до величины, которую способны воспринять перенапряженные элементы сечения при их расчетных сопротивлениях. Затем пересчитываются геометрические характеристики преобразованного сечения и итерации продолжаются до тех пор, пока на 2-х смежных шагах не произойдет изменений в сечении или не наступит «вырождение» сечения. В последнем случае увеличивается площадь арматуры и итерационный цикл повторяется.

Производится контроль процента армирования. Если превышены 5%, выдается сообщение с рекомендацией увеличить размеры сечения или повысить классы материалов.

В пространственном случае, кроме того, контролируется предельная площадь сжатой зоны, величина которой увеличивается при наличии сжимающей нормальной силы.

Площадь продольной и поперечной арматуры, обусловленной кручением, определяется по методике, изложенной в работе [52].

При наличии сжимающей силы учитывается влияние прогиба в соответствии с [53]. Если условная критическая сила оказывается меньше сжимающей, производится увеличение критической силы за счет увеличения процента армирования, но не более 7%.

Проверяется способность сечения воспринять крутящий момент и поперечную силу в соответствии с требованиями пп.3.30 и 3.37 [53].

Каждое сечение проверяется на полученное из линейного расчета количество расчетных сочетаний усилий (РСУ). Чтобы учесть возможность появления сжатой арматуры в последующих расчетных сочетаниях, организован цикл с коэффициентами к усилиям 0.6, 0.9, 1.0 и цикл по расчетным сочетаниям, на каждом шаге которого учитывается арматура, полученная из предыдущих сочетаниях усилий.

Расчетные сочетания усилий формируются в результате линейного расчета, либо задаются пользователем в автономном режиме. Критериями выбора РСУ являются экстремальные напряжения в периферийных зонах сечения. Всего для стержня проверяются до 34 критерия. Совпадающие РСУ отсекаются.

Формируются две внутренние группы РСУ: с наличием кратковременных нагрузок, суммарная длительность которых мала (группа В) и без таковых (группа А). Для этих двух групп РСУ применяются различные коэффициенты условий работы бетона gb2 (табл. 15 [53]). В расчете также можно использовать РСН или усилия, полученные после расчета всей схемы.

Модуль СТЕРЖЕНЬ опирается на нормативную базу, в которой содержатся расчетные и нормативные характеристики материалов, а также процедуры для определения геометрических характеристик бетонного сечения.

По требованию пользователя выполняется расчет ширины раскрытия трещин. Допускаемая ширина продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин задается пользователем. Нулевую ширину раскрытия трещин задавать запрещено.

Предусмотрен признак особых условий работы стержня:

Особые условия 2 и 3 введены по рекомендациям п.3.56 [54].

Поперечная сила воспринимается бетоном и поперечной арматурой. Модуль использует методику, изложенную в [33,34].

По желанию пользователя может быть выполнено симметричное армирование либо несимметричное армирование, относительно местных осей сечения Y1 или Z1.

Как правило, для изгибаемых элементов (балки) назначают несимметричное армирование (обычно относительно горизонтальной оси Y1).

Для колонн, как правило, назначают симметричное армирование, поскольку в колоннах изгибающие моменты обусловлены главным образом знакопеременными нагрузками. Несимметричное армирование колонн может быть оправдано при наличии значительных местных нагрузок (например, давления грунта). Пользователю достаточно назначить несимметричное армирование, не определяя ось, относительно которой отсутствует симметрия. Эта ось определяется автоматически, путем анализа расчетных сочетаний усилий.

В общем случае результаты для каждого сечения выдаются в трех строчках:

· полная арматура, подобранная по первой и второй группам предельных состояний;

· арматура, подобранная по первой группе предельных состояний;

· часть арматуры, обусловленная кручением.

В необходимых случаях печать сопровождается сообщениями об ошибках или предупредительными сообщениями. В выходных таблицах выдаются также проценты армирования, сечения поперечной арматуры в двух направлениях и ширина раскрытия трещин.

При расчете тавровых сечений учитываются конструктивные стержни в полках тавра, площадь которых не входит в результаты AS1 и AS2 (Рис. 14.1).

В модуле СТЕРЖЕНЬ реализовано два алгоритма подбора арматуры, которые выбираются пользователем:

-алгоритм дискретной арматуры с приоритетным расположением стержней в угловых зонах сечения обеспечивает наиболее рациональное расположение арматуры, так как угловые стержни воспринимают изгибающие моменты обоих направлений. По сравнению с алгоритмом распределенной арматуры этот подход, как правило, позволяет уменьшить требуемую площадь арматурных стержней;

-алгоритм распределенной арматуры с равномерным расположением расчетных площадей по сторонам сечения реализован в прежних программных комплексах семейства ЛИРА. По сравнению с алгоритмом дискретного армирования такой подход приводит к перерасходу арматуры. Однако в этом случае пользователю предоставляется возможность произвести выбор диаметров и расстановку арматурных стержней самостоятельно.

Основной алгоритм, реализованный в модуле СТЕРЖЕНЬ, при подборе арматуры отдает предпочтение угловым стержням (в пределах установленного пользователем ограничения на максимальный диаметр арматуры). Это обусловлено тем, что угловые стержни способны наиболее эффективно воспринимать изгибающие моменты разных направлений. Например, при проверке внецентренно сжатого стержня из плоскости действия основного момента в подавляющем большинстве случаев оказывается достаточным площади угловых стержней, подобранных при расчете в плоскости действия основного момента. Кроме этого угловые стержни, как правило, устанавливаются по условиям конструирования железобетонного элемента. При проектировании колонн не рекомендуется ограничивать сортамент арматуры, т.к. при этом алгоритм не будет иметь возможности расположить в углах стержни большого диаметра, что представляется наиболее целесообразным.

Алгоритм распределенной арматуры не допускается в следующих случаях:

· при расчете пространственного стержня, в котором один из изгибающих моментов (MY или MZ) превышает другой на 10%;

· при наличии арматуры, обусловленной действием крутящего момента, которая располагается по сторонам сечения и не может быть “размазана”;

· в двутавровом сечении;

· при наличии преобладающего момента MZ.

В результате подбора арматуры выдаются следующие величины (обозначения показаны на Рис. 14.1).

1. Продольная арматура (площади продольной арматуры (см2) и процент армирования)

2. Поперечная арматура (площади поперечной арматуры (см2), подобранной при шаге хомутов 100 см)

Выдается также ширина кратковременного и длительного раскрытия трещин (мм).

При подборе арматуры с приоритетом угловых стержней в таблице результатов площади угловых стержней будут выведены в графах AU1, AU2, AU3, AU4, а в графах AS1, AS2, AS3, AS4 – площади арматуры, за исключением площадей угловых стержней.

Если был использован алгоритм распределенной арматуры с равномерным расположением расчетных площадей вдоль сторон сечения, то угловая арматура AU1, AU2, AU3, AU4 будет входить в величины AS1, AS2.

Для балок рекомендуется назначать несимметричное армирование относительно горизонтальной оси сечения, а для колонн – симметричное, поскольку в колоннах изгибающие моменты обусловлены, главным образом, знакопеременными воздействиями. Несимметричное армирование колонн может быть оправдано при наличии значительных местных горизонтальных нагрузок (например, давление грунта) или значительных крановых нагрузок. При этом алгоритм автоматически выбирает тип несимметричного армирования, относительно горизонтальной Y1 или вертикальной Z1 оси сечения, анализируя величины изгибающих моментов. Несимметричное армирование относительно оси Z реализовано только для прямоугольного и коробчатого сечений. В сечениях типа крест (S9), уголок (S10), тавр со смещенной стенкой (S11, S12) всегда выдается несимметричное армирование.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник