Армирование конструкций, работающих на изгиб

В конструкции, работающей на изгиб, например в перемычке (балке), возникают изгибающие моменты и поперечные силы. Названная в примере перемычка над дверью может рассматриваться как балка на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой.

Это упрощенное представление называют статической системой (рис. 4). У этой перемычки изгибающие моменты в центре балки — наибольшие и уменьшаются к опорам. Балка прогибается. При этом она в верхней части сжимается. Возникает сжатие, называемое также сжатием при изгибе. Эта область потому и называется сжатой зоной. В нижней области балка растягивается. В этой области говорят о растяжении или о растяжении при изгибе. Эту область поэтому называют растянутой зоной (см. рис. 3).

Рис. 4. Изгиб вследствие равномерно распределенной нагрузки

Поперечные силы проходят поперек (под прямым углом) к оси балки. При равномерно нагруженной балке на двух опорах они имеют самую большую величину и уменьшаются к центру балки до нуля. Поперечные силы создают в балке в продольном направлении продольные напряжения сдвига, а в поперечном направлении — поперечные сдвиговые напряжения. Оба этих типа напряжений создают вместе напряжения сдвига. Они проходят наклонно к оси балки и называются сдвигом. Сдвиг вызывает растягивающие напряжения, действующие под наклоном (рис. 5). Сдвиговые усилия воспринимаются вертикальными хомутами и отогнутыми стержнями (отгибами). Кроме того, вертикальные хомуты у опор ставятся чаще (рис. 6).

Рис. 5. Сдвиг вследствие изгиба

Рис. 6. Обеспечение работы на сдвиг в местах вблизи опор

Для того чтобы обеспечить несущую способность балки, необходимо там, где имеют место растяжение и сдвиг, установить арматуру (рис. 7). Арматура, как правило, состоит из прямолинейных несущих стержней, хомутов и монтажных стержней. Прямые несущие стержни воспринимают растягивающие усилия. Отогнутые несущие стержни воспринимают дополнительно в районе отгибов сдвиговые усилия. Хомуты служат в основном для восприятия усилий сдвига и устанавливают взаимозависимость между сжатой и растянутой зоной. Монтажные стержни облегчают изготовление и установку арматуры.

Рис. 7. Работающая на изгиб балка на двух опорах

В строительных сооружениях кроме балок на двух опорах имеются и другие конструкции, которые подвергаются изгибу, например опертые на несколько опор балки и балки с консолями (рис. 8). Для того чтобы можно было определить положение и форму арматуры, необходимо определить поперечные силы и изгибающие моменты и представить их графически (см. рис. 8). Изгибающие моменты, которые лежат под осью балки, образуют растяжение в нижней ее части; моменты, которые показаны над осью балки, образуют растяжение в ее верхней части. Моменты, которые показаны в нижней части балки, называю пролетными моментами, а те, что лежат в верхней части балки, — опорными моментами. Возникающие в области изгибающих моментов растягивающие усилия должны быть восприняты арматурой. Возникающие вблизи опор сдвиговые напряжения должны также восприниматься арматурой.

Рис. 8. Конструкции, работающие на изгиб

Конструкции, работающие на изгиб, это, например, балки, такие, как перемычки и ригели, плиты, такие, как лестничные марши и плиты перекрытий, балочные плиты, как, например, ребристые плиты.

Бетонные покрытия

Арматурные стержни для обеспечения связи с бетоном и защиты от коррозии и воздействия пожара должны иметь достаточный защитный слой бетона. Кроме того, железобетонные конструкции должны быть устойчивы против химических и физических воздействий. Эти влияния классифицированы в условиях окружающей среды. При этом следует различать воздействия, приводящие к коррозии арматуры, и влияния, воздействующие на бетон.

Для обеспечения долговечности в зависимости от класса экспозиции назначается класс бетона по прочности и минимальная толщина защитного слоя бетона (табл. 1). В качестве толщины защитного слоя бетона принимается расстояние внешних стержней арматуры, например хомутов, от опалубки. Этот слой также называется чистым слоем бетона. Различают минимальную величину с_мин и номинальную величину с_номзащитного слоя. Номинальная величина складывается из минимальной величины и допуска — упреждающей (гарантирующей) величины (Δс), которая для класса экспозиции ХС1 составляет 1,0 см, а для классов экспозиции ХС2, ХСЗ, ХС4, XD и XS — 1,5 см. С помощью допуска учитываются возможные отклонения при проектировании и возведении. Номинальная величина защитного слоя бетона приводится на арматурных чертежах.

 

Таблица 1. Размеры защитного слоя бетона в см и минимальный класс бетона по прочности в зависимости от класса экспозиции (выдержки)
Класс экспозиции/ описание окружающей среды1)	Примеры присвоения классов экспозиции	Защитный слой бетона3), 4), 5),6)			Минимальный класс бетона по прочности7)
		cmin	Δс	сnom
Коррозия арматуры вследствие карбонатизации
ХС1	Сухо или постоянно мокро	Внутренние помещения с нормальной влажностью воздуха; строительные конструкции, находящиеся постоянно под водой	1,0	1,0	2,0	С16/20
ХС2	Мокро, редко сухо	Части резервуаров, конструкции фундаментов	2,0	1,5	3,5
ХС3	Средняя влажность воздуха	Открытые залы, гаражи, внутренние помещения с высокой влажностью				С20/25
ХС4	Попеременно мокро и сухо	Наружные конструкции, подвергающиеся воздействию дождя, строительные конструкции в зоне изменения уровня воды	2,5		4,0	С25/30
Коррозия арматуры, вызванная хлоридами, за исключением морской воды
XD1	Средняя влажность	Конструкции в области распыленного тумана от проезжей части дорог, отдельные гаражи	4,0	1,5	5,5	С30/37
XD2	Мокро, редко сухо	Плавательные бассейны и сопевые ванны, конструкции, подверженные воздействию хлоридосодержащих промышленных стоков				С35/45
XD3	Попеременно мокро и сухо	Конструкции в области действия водяных брызг от дорог, обработанных антиобледенителем, используемые для парковки крыши автостоянок2)
Коррозия арматуры, вызванная хлоридами из морской воды
XS1	Соленый воздух, нет контакта с морской водой	Наружные конструкции вблизи побережья	4,0	1,5	5,5	С30/37
XS2	Под водой	Конструкции в портовых водоемах, постоянно находящиеся под водой				С35/45
XS3	Зоны приливов и отливов	Стенки пирсов в портовых сооружениях
Коррозия арматуры при воздействии истирающих нагрузок (без мероприятий по технике бетонирования)
ХМ1	Средний износ	Строительные конструкции проезжей части со средней интенсивностью движения	Повышение смин на 0,5 см			С30/37
ХМ2	Сильный износ	Конструкции, по которым ездят тяжелые вилочные погрузчики, конструкции под прямым воздействием в промышленных установках, силоса	Повышение смин на 1.0 см
ХМ3	Очень сильный износ	Конструкции, по которым часто ездят гусеничные транспортные средства	Повышение смин на 1,5 см			С35/45
1) Для защитного слоя бетона и минимального класса бетона по прочности определяющим является класс экспозиции с наивысшими требованиями
2) Дополнительная защита поверхности для парковочных перекрытий, по которым непосредственно ездят автомобили, является необходимой, например покрытие изолирующим слоем.
3) смин может быть уменьшено на 0,5 см, если класс бетона по прочности на 2 класса выше, чем минимальный класс бетона по прочности; для конструкций класса экспозиции ХС1 это уменьшение недопустимо.
4) Дпя обеспечения связи необходимо, чтобы смин ≥ ds ипи d (d - сравнительный диаметр пучка арматуры).
5) При передающем усилия соединении монолитного бетона и сборной конструкции для минимального значения смин у шва примыкающих поверхностей действует правило: в монолитном бетоне смин = 1,0 см; в сборной конструкции смин= 0,5 см. Следует учитывать условия обеспечения связи согласно прим.4) при использовании арматуры в строительных условиях.
6) При бетонировании на неровных поверхностях величину Δс следует умножать на коэффииент неравномерности поверхности и увеличивать её не меньше чем на 2,0 см; при бетонировании непосредственно на грунте - на 5,0 см.
7) Если по классам экспозиции для воздействия на бетон не получаются большие значения.

Слои из естественного или искусственного камня, дерева или бетона пористостью насыпи не могут причисляться к защитному слою бетона. Увеличение защитного слоя может быть необходимым по причине повышенных требований пожарозащиты, при бетонных поверхностях из железненного (замываемого) бетона или при поверхностях, которые будут обрабатываться пескоструйным способом или предназначены для резьбы по камню.

Защитный слой в конструкции образуется с помощью дистанционных прокладок, кроме того, предусматриваются меры по предотвращению сдвига арматуры при укладке и уплотнении бетона. Точечные прокладки применяются для нижней арматуры, например для плит, балок и фундаментов, а также между стержнями и боковой опалубкой, например в балках, колоннах и стенах. В качестве дистанционных прокладок для верхней арматуры плит подходят поддерживающие короба линейной формы из стальных арматурных сеток в зависимости от вида укладки с или без защищенных от коррозии выступающих опорных частей. В случае толстых плит, например плит подошвы, устраивают особые формы, как, например, козлы из круглой стали.

Дистанционные прокладки являются вспомогательными монтажными элементами и состоят из синтетического материала, волокнистого бетона или из простого бетона. Они должны просто и надежно устанавливаться, быть устойчивыми против разрушения и не деформироваться под нагрузкой. Дистанционные прокладки не должны вызывать повреждений на «одежде» опалубки.

Дистанционные прокладки из пластмассы являются самыми распространенными, так как они сточки зрения удобства в работе и затрат времени на их установку являются более предпочтительными (рис. 9). Арматура удерживается в предназначенной для этого выемке. Площадь соприкосновения с опалубкой мала. Пластмассовые дистанционные прокладки имеют такую форму, что обеспечивается их зубчатое сцепление с бетоном.

Рис. 9. Дистанционные прокладки

При морозе они могут становиться хрупкими и ломкими или изменять форму при высоких температурах. Зимой это отрицательно сказывается на качестве конструкций, особенно тогда, когда армированные конструкции, находясь еще в опалубке, должны защищаться от снега и льда с помощью тепловых пушек или других генераторов тепла.

Для стен, армированных арматурными сетками, имеются дистанционные прокладки, которые обеспечивают как расстояние сеток друг от друга, так и расстояние крайних сеток от опалубки. Такие дистанционные прокладки заменяют подъемные петли.

Дистанционные прокладки из волокнистого бетона и из бетона имеют хорошее сцепление с основным бетоном (см. рис. 9). Они особенно подходят для конструкций с лицевым бетоном.

Рис. 10. Поддерживающие элементы в плитах

При проведении строительных работ необходимо учитывать, что чем меньше высота конструкции, тем тщательнее надо устанавливать дистанционные прокладки. Например, отклонение в 1 см от запланированного положения арматуры уменьшает несущую способность сечения высотой 20 см примерно на 10%, а сечения высотой 100 см — только на 1%.

Указания по армированию

Для того чтобы соответствовать высоким требованиям в железобетонном строительстве, необходимо учитывать при проектировании и выполнении работ в натуре указания по армированию. Наряду с этим имеются указания, например, об арматурных стендах, об изгибе арматуры, о заанкеривании арматуры и о стыках арматуры.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: