какая арматура рабочая в колонне

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

Армирование колонны: нормы и требования, способы укрепления конструкции

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.

Общие требования к арматуре

Для колонн может использоваться горячекатаные, термомеханически упрочненные и холоднодеформированные металлические прутья разного профиля. Диаметр в среднем варьируется от 12 до 40 мм. Если планируется задействовать холоднодеформированные стержни периодического профиля, то применяться может и небольшой диаметр на 3-12 мм. В показателях прочности на растяжение допускаются классы А и В, отвечающие гарантированным пределам по текучести с коэффициентом не меньше 0,95.

В особых случаях при армировании монолитных колонн могут предъявляться специальные требования в отношении пластичности, свариваемости, коррозийной стойкости и прочности на усталость. Как правило, это связано со спецификой применяемой бетонной смеси и цемента. Ключевое значение почти в каждом случае армирования имеет характер сцепки с бетоном. Недостаток адгезии может компенсироваться конструкцией профиля с пазами и гребнями. Те же горячекатаные и холоднодеформированные прутья могут иметь кольцевые и серповидные выступы разной величины. И напротив, многие марки бетонов с хрупкой структурой допускают использование только гладких стержней – например, класса А240. Теперь стоит перейти к более подробному рассмотрению параметров арматуры, используемой в укреплении колонн.

Длина арматуры

При закладке сборной колонны тщательно рассчитываются параметры опалубки, в которую должна органично входить и укрепляющая металлическая оснастка. Важно, чтобы окончания рабочих стержней, не соединяемых с анкерными элементами, находились на следующем расстоянии от торцевой части детали:

В каждом случае армирование колонны предполагает оставление части прутка, которая должна быть защищена специальными антикоррозийными средствами или дополнительно изолирована каркасной оснасткой.

Диаметр арматуры

В случае с продольными стержнями используются элементы толщиной не меньше 16 мм. Монолитные конструкции сборного типа можно укреплять и 12-миллиметровыми прутьями. Также малые диаметры допускаются при использовании арматуры из конструкционной стали с защитным покрытием. Учет диаметра важен и с точки зрения конфигурации ее размещения в теле колонны. Так, продольные прутья можно устанавливать только в один ряд и желательно с выдержкой равного диаметра. Если же планируется армирование колонны стержнями разной толщины, то максимум допускается применение двух форматов без учета конструкционной укрепляющей оснастки. Прутья разных диаметров обычно применяются в целях экономии, но при этом нельзя использовать соседние типоразмеры в одной колонне. К примеру, не допускается закладка стержней диаметром 8 и 10 мм или 10 и 12 мм.

Выбор элементов усиливающего каркаса

Для качественного армирования столбчатого фундамента необходимо использовать только специальную стальную арматуру. Имеющиеся рекомендации, касающиеся использования стеклопластиковой арматуры, могут быть использованы лишь для строений небольших размеров – бань, дачных домиков и т.п.

Стержни, пригодные для армирования, должны соответствовать регламентным требованиям ГОСТ 10922-90.

В частности, техническими условиями данного стандарта предусматривается следующее:

Совет. Ограничений по форме поперечного сечения проволоки или прутка ГОСТ 10922-90 не устанавливает, но ребристой поверхности, которая обладает более качественным сцеплением с бетоном, следует отдавать предпочтение перед гладкой.

Площадь армирования

Расчет площади выполняется по сечениям продольного армирования. В результате оценивается, какой процент сечения стержней занимают на поверхности колонны. Максимум допускается 5%, но только в случае размеренной компоновки прутьев без нахлеста. Соединение нахлестом удваивает площадь сечения арматуры в местах стыка, что не всегда позволяет выполнить корректную сборку колонны. Также следует выдерживать симметрию размещения стержней относительно площади сечения конструкции – особенно, если речь идет о будущей эксплуатации сооружения с высокой нагрузкой на изгиб. Так или иначе, оптимальный процент армирования колонны составит 2-3%. В самом сечении следует учитывать не только основу прутка, но и выступы в виде гребней.

Полезные рекомендации

Необходимое количество арматурных прутьев определяется по следующему принципу – общее значение диаметра арматуры в бетоне не должно превышать 0.2 – 0.25 % от аналогичного значения прямоугольного столба или колонны.

Оптимальный и правильный вариант соотношения диаметра металла к сечению опорного элемента 0 1 на 20 или 1 на 25.

Элементы арматурного каркаса должны размещаться таким образом, чтобы слой обтекаемого их бетона составлял минимум 2.5 – 3.5 см.

Столбы разрешается армировать пространственным арматурным каркасом. Прутья соединяются мягкой вязальной проволокой, чтобы фиксировалось их расположение в котловане до момента начала бетонирования.

Какой должна быть стыковка армирующих стержней?

Соединение и выпуски арматуры также определяют надежность конструкции. Уже отмечалась важная роль нахлеста, которая увеличивается при использовании монолитных колонн. При этом не стоит недооценивать влияние таких связок на структурную целостность колонны. Дело в том, что, к примеру, 25-миллиметровый прут (в диаметре) должен стыковаться с нахлестом по длине не менее 140 см. Причем если стыковка производится в разбег, то это расстояние удваивается. Поэтому рекомендуется стремиться к минимизации соединяющих узлов при армировании колонны продольными стержнями. Если дело касается больших пролетов и выполнение переходных зон неизбежно, то стыки переводятся на места изменения сечения самой колонны. Такие конфигурации встречаются в ступенчатых, двухветвевых и обрываемых конструкциях. Также в качестве альтернативы рекомендуется сварное соединение с накладками.

Промежутки между стержнями

Для начала стоит подчеркнуть значимость баланса между укрепленной массой и пустотами в теле колонны. Перенасыщенность рабочих металлических стержней ослабляет бетонную конструкцию, делая ее более чувствительной к динамическим нагрузкам. И напротив, недостаток армирующей оснастки увеличивает риски повреждения колонны при эксплуатации под статическими нагрузками. Даже если перекрытия и армированная колонна действуют друг на друга в умеренных показателях давления, то через время на ослабленных участках конструкции начнут образовываться трещины. Соблюсти баланс можно выдерживанием нормативной дистанции между арматурными прутьями в 400 мм. Если этого расстояния оказывается недостаточно по причине минимального включения щебня или камня в раствор, то большие промежутки разбавляют за счет конструкционной тонкой арматуры диаметром 12 мм.

Вязка

Подробней рассмотрим, как связывать арматурные прутья вязальной проволокой. Как правило, сечение ее небольшое, и для работы можно воспользоваться специальным крюком. Алгоритм действий выглядит следующим образом:

Ограничения защитного армирующего слоя

Максимальный слой продольного армирования составляет 50 мм. В эту толщину входит и основа стержня, и его конструкционные элементы с покрытием. Возможность применения прутьев с диаметром в 40 мм при сохранении технологических 10 мм обуславливается тем, что сам армирующий слой может требовать дополнительного усиления. В частности, армирование колонн с сечением 600х800 мм предусматривает включение сварной сетки, хомутов и стяжек. Крупноформатные стержни дополнительно скрепляются между собой усиливающими связками. Причем дополнительные элементы укрепления самой арматуры не следует путать с накладками при сварке, которые выполняют ответственную конструкционную задачу соединения двух или нескольких стержней.

Главное ограничение касается толщины защитного слоя, что обусловлено пропорциональным повышением рисков растрескивания колонны в местах прохождения стержней. Напряжение, испытываемое бетонной структурой с инородными включениями, будет чрезмерно высоким и при динамических нагрузках приведет к разрушению. Данный фактор отчасти компенсируется вышеупомянутыми сетками и хомутами, но лучше всего изначально соблюсти нормы формирования армирующего слоя.

Требования к поперечному армированию

В колонных конструкциях, где расчетное поперечное усилие не может обеспечиваться только бетонной структурой, используется и поперечная арматура. Шаг при ее закладке должен составлять не больше 300 мм. Если планируется выполнять сжатое укрепление, то расчет армирования колонны по отступам делается исходя из толщины стержней – шаг должен составлять не более 15 диаметров, но укладываться в 500 мм. Что касается взаимодействий поперечной и продольной арматуры, то оно будет зависеть от сечения колонны и ее насыщения рабочими стержнями. В принципе возможны две конфигурации. В одной сопряжение не допускается, поскольку слой продольных прутьев устраивается ближе к краю, а поперечные стержни закладываются в оставленных промежутках. Во втором варианте выполняются стыки, если продольное армирование реализуется в несколько рядов от края к центральной части. В основном поперечные тонкие стержни соединяют с конструкционными прутьями диаметром не более 12 мм.

Подошвы для железобетона

Несущие конструкции из колонн устанавливают на отдельно стоящие фундаменты стаканного типа, чтобы не заливать большой объем бетона в ленты или плиты. Они примут и распределят нагрузку от сооружения в самых ответственных точках. Стандартные изделия для типового строительства промышленных объектов делают на заводах в готовом для сборки виде. Они состоят из расширяющейся к низу подошвы под колонну и вставляемого в стакан столба.

Такие сборные элементы должны соответствовать ГОСТ 24476-80.

Пример готового фундамента (с различными вариантами габаритов) для колонны показан на чертеже:

Увеличение площади контакта с грунтом за счет расширяющейся опорной пятки приводит к следующим результатам:

В многоэтажном строительстве допустимо выбирать такой тип опоры, если залегающие под зданием грунты непучинистые, спокойные и не склонны к просадке. Стаканы могут стоять на прочных неподвижных породах с глубоким уровнем залегания грунтовых вод.

Соединение отдельных колонн и их фундаментов в единую жесткую конструкцию ленточного типа выполняют 2 основными видами соединений:

Если стандартные заводские изделия не удовлетворяют техническим характеристикам, заложенным в проекте сооружения, то, после проведения инженерно-геологических изысканий, допускается изготавливать стаканный фундамент под несущие колонны по месту на основе расчета по конкретным условиям строительной площадки.

Технология армирования колонн

На данный момент армирование по типу фундамента подразделяется на следующие виды:

Ленточный

Армирование ленточного монолитного фундамента проводится, в принципе, по той же технологии. Только сам каркас собирается в стороне от траншей. Собираются две сетки, которые между собой соединяются отрезками арматуры. И уже готовую конструкцию опускают внутрь опалубки. Устройство армированного пояса с опалубкой – это практически готовая к заливке конструкция. Единственное, на что нужно обратить внимание, это поставить армированный пояс на подпорки. Для этого используют цельные кирпичи, камень или изготовленные подставки из металлических профилей.

В сооружении ленточной конструкции важным элементом является армирование углов фундамента. Именно здесь собираются все напряжения. Существует несколько технологических схем, как правильно армировать углы. Каждая схема имеет определенные тонкости сборки конструкции и соединения арматуры. Поэтому выбирают ту, которая подходит под условия возведения фундамента.

Армирование фундаментов колонн

Строительные колонны устанавливаются на фундаменте, так называемом несущем стакане, который тоже подвергается усилению. Для формирования части конструкционной подошвы используют марки тяжелого бетона с высоким классом прочности. Армирование стакана выполняется горячекатаными стержнями с периодическим профилем. Ключевое значение при армировании фундамента под колонну будет иметь узел сопряжения прутьев подошвы с элементами основного продольного усиления. Для этой связки в месте перехода от подошвы к стволу колонны используется приварка прутьев с шайбами к скелету из горячекатаных стержней стакана. Сложность заключается лишь в правильном переходе от одного уровня к другому с соблюдением симметрии укрепляющих контуров.

Расчет

Индивидуальные застройщики процесс армирования опорных элементов сводят к четко продуманному определению потребности в металлических прутьях.

Разберем пример расчета армирования столбчатого фундамента. Предположим, необходимо изготовить арматурный каркас для столба с сечением двадцать сантиметров и глубиной установки в два метра. Для усиления такой опоры потребуются четыре прута, установленных вертикально, диаметр которых равен 1.2 см. Прутья перевязываются горизонтально в четырех местах, через каждые полметра.

Для армирования столбчатого фундамента под стальную колонну для каждой из них делаются следующие расчеты:

Остается полученные данные перемножить на потребность столбов, чтобы узнать, сколько потребуется арматуры и проволоки для каркасных оснований.

Особенности спирального армирования

Наиболее сложным, с точки зрения устройства прутьев, является усиление колонн с круглым сечением. Проблема заключается в усложнении конфигурации армирующего слоя, которое требует дополнительной поддержки. В таких системах применяют косвенное укрепление спиральными металлическими прутьями. Особенности армирования круглых колонн выражается в том, что продольные стержни дополнительно обвиваются по периметру витками накладной проволоки. Диаметр спирали при этом составляет не более 20 см.

Армирование консолей колонн

По причине отсутствия возможностей установки опор для колонны строители часто используют консольные выступы как элемент усиления конструкции. Устанавливать такие части рекомендуется на стальном армирующем каркасе, который может входить в верхнее перекрытие или в нижний фундамент. Консоли усиливаются металлическими стержнями малого диаметра, хомутами и сварной сеткой в зависимости от параметров конструкции. Наибольшего эффекта укрепления колонн в составе с консолями удается достичь при однородной связке перекрытия, основного каркаса ствола и подошвы.

Источник