Конструирование простых арматурных изделий

Пояснительная записка

Данное методическое пособие составлено для студентов 3 и 4 курсов очного, 4 и 6 курсов заочного отделений специальности 270103 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

Пособие содержит правила конструирования арматурных изделий и некоторых конструктивных элементов.

Конструирование является основой при расчете любого конструктивного элемента. В данном пособии показаны основы конструирования железобетонных изделий. Описаны возможные варианты конструирования арматурных изделий: каркасов и сеток, а также конструирование колонн из сборного железобетона. Раздел конструирования плит, перемычек и фундаментов показывает правила пользования серийными альбомами и возможными вариантами армирования этих элементов без использования серий.

Арматурные изделия

Арматурными изделиями называют каркасы и сетки. Каркасы и сетки представляют собой изделия, выполненные из стальной арматуры, соединение которой производят свариванием или вязанием.

Арматурные стержни соединяют контактной точечной сваркой, соединением встык, внахлестку или накладкой дополнительных стержней. Контактной точечной сваркой соединяют стержни для образования сеток и каркасов из арматуры классов А240 (A-I), А300 (A-II), А400 (A-III) и проволоки класса В500 (Вр-I). Контактная стыковая сварка применяется для соединения по длине заготовок арматурных стержней диаметром не менее 10мм. При монтаже конструкций соединения встык арматуры диаметром 20мм и более выполняют воной сваркой с применением инвентарных приспособлений.

Соединение стержней фланговыми швами внахлестку или впритык с приваркой дополнительных стержней применяют для арматуры диаметром не менее 10мм; длина шва должна быть не менее 4d при двусторонней сварке и 8d при односторонней сварке. Соединение втавр предусматривают при устройстве закладных металлических деталей; при этом арматурные стержни принимают диаметром d > 8мм, а пластины толщиной t> 7, 5 d.

Сварные соединения термически упрочненных арматурных стержней, высокопрочной проволоки и арматурных канатов не допускаются.

Стыки сварных сеток выполняют, как правило, внахлестку.

Вязаные сетки и каркасы образуются перевязкой стержней в местах их пересечения мягкой вязальной проволокой (диаметром 0, 8 – 1мм). Для снижения трудоемкости перевязывают обычно только часть стержней придающих арматурному изделию жесткость при работе. Вязание позволяет изготовлять сетки и каркасы из стержней любой формы – прямых, ломаных, криволинейных, при пересечении под различными углами и при любом расположении стержней в пространстве.

Каркасы бывают плоскими и пространственными, сетки – плоскими и рулонными.

Рулонные сетки стандартизированы по диаметрам и размерам ячеек, что позволяет организовать их производство на заводах метизной промышленности. В рулонных сетках стержни одного направления обычно являются рабочими, а стержни другого направления – монтажными. Стержни, сгибаемые при сворачивании сетки в рулон, принимают из арматурной проволоки диаметром 3-5мм и из горячекатаной стали класса А400 диаметром 6-10мм.

При проектировании железобетонных конструкций кроме сеток, предусмотренных сортаментом, широко применяют плоские индивидуальные сетки из стержней диаметром до 40мм.

При проектировании сетки основой для расчета является принцип работы конструктивного элемента, для которого создается сетка. В зависимости от работы элемента рабочие стержни в сетке можно расположить в обоих направлениях. Такое расположение возможно, если изгиб элемента предполагается в обоих направлениях, например, контурные плиты перекрытия.

Плоские каркасы состоят из продольных и поперечных стержней.

Продольные стержни могут быть расположены в один ряд и в два ряда, а по соотношению с другими стержнями возможно одностороннее и двустороннее расположение. На одном плоском каркасе можно расположить от одного до трех рабочих стержней. Рекомендуется применять каркасы с односторонним расположением продольных стержней, так как при этом улучшаются условия сварки. Возможно использование сдвоенных каркасов, или их называют пространственными. Они собираются из плоских каркасов соединенных поперечными стержнями по верху и по низу. В случаях, когда размеры сечения велики, плоские каркасы объединяют, отдельными стержнями по верху и по низу, получая пространственный каркас.

Для изделий шириной до 150мм рекомендуется располагать один плоский каркас; для изделий шириной от 150 до 300мм рекомендуется располагать два каркаса. Тогда минимальное количество рабочих стержней два, а максимальное четыре; при ширине изделия более 300мм рекомендуется располагать в изделии три каркаса, тогда минимальное количество рабочих стержней три, а максимальное - шесть. Предлагаем схемы возможного расположения стержней:

соеденит. стержни

Рабочая арматура в каркасе устанавливается в нижней растянутой части. Кроме рабочей арматуры в каркасе устанавливают монтажную продольную и поперечную арматуру, поперечную арматуру называют «хомутами». Такое же название носят соединительные стержни в пространственном каркасе, они и диаметр имеют такой же, как и у поперечных «хомутов».

Каркас это сочетание поперечных и продольных стержней. Поперечные стержни устанавливаются по всей длине каркаса с разным размером шага. Размер шага зависит от места размещения поперечных стержней. Они могут, располагаются на приопорных участках во избежание разрушения балки во время работы и в средней части балки, но уже с другим шагом, большим. В простой балке при высоте больше 300мм располагают именно такой, полный каркас. Когда высота балки меньше 300мм, и она имеет сложное строение (панель перекрытия), каркас выполняется не по всей длине балки, его называют укороченным, он имеет только приопорные участки и в каркасе отсутствует средняя часть.

Диаметр и количество рабочей арматуры устанавливают по расчету. Подбор производят по правилам конструирования. На количество и диаметр арматуры оказывают влияние геометрические параметры сечения, для которого производился расчет арматуры и конструирование каркаса.

Диаметр поперечного монтажного стержня – «хомута», назначается по правилам свариваемости стержней. Согласно этим правилам составлена таблица соотношения диаметров стыкуемых стержней или таблица свариваемости:

Рабочая арматура, D₁, мм	3-10	12-14	16-18	20-25	32-36
Наименьший допускаемый диаметр поперечной арматуры, d₁, мм
Наименьшие расстояния между осями стержней одного направления, мм
Наименьшее расстояние между осями продольных стержней каркасов при двухрядном расположении, мм

* Расстояния от конца стержней до оси стержней другого направления рекомендуется принимать не менее диаметра большого стержня и не менее 10мм.

Применение в сварных каркасах поперечных стержней периодического профиля не рекомендуется.

Сортамент арматуры

Диаметр, мм	Расчетная площадь поперечного сечения (см²) при числе стержней	Масса 1м, кг

	0, 071 0, 126 0, 196 0, 283 0, 503 0, 789 1, 131 1, 539 2, 011 2, 545 3, 142 3, 801 4, 909 6, 158 8, 042 10, 18 12, 56	0, 14 0, 25 0, 39 0, 57 1, 01 1, 57 2, 26 3, 08 4, 02 5, 09 6, 28 7, 60 9, 82 12, 32 16, 08 20, 36 25, 12	0, 21 0, 36 0, 59 0, 86 1, 51 2, 36 3, 39 4, 62 6, 03 7, 63 9, 41 11, 4 14, 73 18, 47 24, 13 30, 54 37, 68	0, 28 0, 50 0, 79 1, 13 2, 01 3, 14 4, 52 6, 16 8, 04 10, 18 12, 56 15, 2 19, 63 24, 63 32, 17 40, 72 50, 24	0, 35 0, 63 0, 98 1, 42 2, 51 3, 93 5, 65 7, 79 10, 05 12, 72 15, 71 24, 54 30, 79 40, 21 50, 9 62, 8	0, 42 0, 76 1, 18 1, 7 3, 02 4, 71 6, 79 9, 23 12, 06 15, 27 18, 85 22, 81 29, 45 36, 95 48, 25 61, 08 75, 36	0, 49 0, 88 1, 37 1, 98 3, 52 5, 5 7, 92 10, 77 14, 07 17, 81 21, 99 26, 61 34, 36 43, 1 56, 3 71, 26 87, 92	0, 57 1, 01 1, 57 2, 26 4, 02 6, 28 9, 05 12, 31 16, 08 20, 36 25, 14 30, 41 39, 27 49, 26 64, 34 81, 44 100, 5	0, 64 1, 13 1, 77 2, 55 4, 53 7, 07 10, 18 13, 85 18, 1 22, 9 28, 28 34, 21 44, 13 55, 42 72, 38 91, 62	0, 71 1, 26 1, 96 2, 83 5, 03 7, 85 11, 31 15, 39 20, 11 25, 45 31, 42 38, 01 49, 09 61, 58 80, 42 101, 8 125, 8	0, 055 0, 092 0, 154 0, 222 0, 395 0, 617 0, 888 1, 208 1, 578 1, 998 2, 466 2, 984 3, 853 4, 834 6, 313 7, 990 9, 865

Конструирование фундаментов

При конструировании фундаментов необходимо учесть многообразие видов фундаментов. При конструировании ленточных фундаментов учитывают, что вся нагрузка придется на подошву фундамента, поэтому именно в подошве располагают сетку с рабочей поперечной арматурой. Расчет и конструирование с расчетом спецификаций производят именно для этой сетки. Сетка в подошве ленточного фундамента имеет размер ячеек 150× 200мм, 200× 200мм. Установка поперечной арматуры производится по расчету.

Для обеспечения жесткости конструкции в верхней части подушки ленточного фундамента устанавливают каркасы их арматуры класса А240 или В500.

При конструировании монолитного фундамента рассчитывают арматуру на 1 пм, затем конструируют сетку, которая будет уложена у основания подошвы фундамента. Для монолитного фундамента выполняют арматурный чертеж с расчетом спецификации на 1метр, для дальнейшего расчета здания учитывают протяженность несущих стен, под которыми будет уложена данная сетка в фундаменте.

При конструировании свайного фундамента определяют рабочую арматуру расчетом.

Для повышения трещиноустойчивости и достижения экономии бетона достаточно часто применяют в сваях предварительно напряженную продольную арматуру из высокопрочной проволоки.

Армирование расположением арматуры похоже на армирование колонны из сборного железобетона. Устанавливают продольную арматуру и в качестве поперечной арматуры используют косвенную арматуру диаметром 6 – 8мм. Расположение косвенной арматуры производят не с одинаковым шагом. По высоте расположение косвенной арматуры меняется, на конце и у оголовка свая имеет более частое расположение поперечной арматуры. Шаг поперечной арматуры в средней части сваи составляет 150 – 200мм, на концах 100 – 50мм.

Верхнюю часть сваи, как правило, усиливают, поскольку именно эта часть сваи будет воспринимать удары молота. Усиление производят сетками из арматуры диаметром 6мм, количество сеток, как правило, 3 - 4 штуки. У конца сваи стержни сводят в пучок, к которому приваривается стальной башмак. Для захвата сваи при подъеме заделывают специальные скобы.

Армирование может меняться в зависимости от вида сваи.

При конструировании фундамента стаканного типа расчет производят для сетки укладываемой на дно подошвы, так же как в ленточном фундаменте.

Стаканная часть фундамента армируется каркасами, которые выполняются конструктивно, поскольку устанавливаются для обеспечения жесткости конструкции. Каркасы выполняют из арматуры класса А240 Ø 6мм. Для монтажа устанавливают петли из арматуры класса А240.

Пояснительная записка

Пособие содержит правила конструирования арматурных изделий и некоторых конструктивных элементов.

Арматурные изделия

Стыки сварных сеток выполняют, как правило, внахлестку.

Каркасы бывают плоскими и пространственными, сетки – плоскими и рулонными.

Плоские каркасы состоят из продольных и поперечных стержней.

соеденит. стержни

Рабочая арматура, D₁, мм	3-10	12-14	16-18	20-25	32-36
Наименьший допускаемый диаметр поперечной арматуры, d₁, мм
Наименьшие расстояния между осями стержней одного направления, мм
Наименьшее расстояние между осями продольных стержней каркасов при двухрядном расположении, мм

Применение в сварных каркасах поперечных стержней периодического профиля не рекомендуется.

Конструирование простых арматурных изделий

Предположим: по расчету диаметр рабочей арматуры составляет Ø 25мм класса А400, тогда диаметр поперечного монтажного стержня составит: (смотрим по таблице наименьший допускаемый диаметр поперечной арматуры, d₁, мм) для Ø 25 – 8мм, т. е. «хомут» будет иметь диаметр 8мм. Тогда для определения диаметра продольного монтажного стержня необходимо к диаметру «хомута» прибавить 2-3мм. Получаем 8+2=10мм. При подборе класса арматуры монтажных стержней, и продольных, и поперечных, используют проволоку класса В500 или монтажную стержневую арматуру класса А240. В данной задаче мы приняли стержневую арматуру, поскольку проволочная арматура выпускается диаметром максимум 5мм, а мы при подборе получили диаметр 8мм.

Ответ: заданное сечение имеет один рабочий стержень по расчету Ø 25мм А400, поперечную арматуру Ø 8мм А240, продольную арматуру один стержень Ø 10мм А240. При необходимости площади стержней можно определить по сортаменту арматуры.

При конструировании каркаса необходимо правильно выполнить выпуски арматуры. Обратите внимание на схему задачи, здесь выпуски арматуры не могут быть меньше 25мм, поскольку диаметр рабочей арматуры составляет 25мм. Одним из правил конструирования считают, что выпуск арматуры не может быть меньше 10мм или диаметра рабочей арматуры, и не может превышать 70мм.

После того как мы научились конструктивно определять диаметры арматуры, попробуем законструировать каркас.

Первоначально определяем длину каркаса, для этого от длины балки отнимаем значение защитного слоя бетона, обычно это значение составляет от 5 до 30мм, в зависимости от конструируемого элемента. Толщина его для рабочей арматуры должна обеспечивать совместную работу арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкции, а так же защиту арматуры от внешних атмосферных, температурных и других подобных воздействий.

Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя бетона должна быть, как правило, не менее диаметра рабочего стержня и не менее следующих размеров:

в плитах толщиной до 100мм включительно 10мм;

для стеновых панелей 25мм;

в однослойных конструкциях из ячеистых бетонов 25мм;

в балках высотой более 250мм 20мм;

в балках высотой менее 250мм 15мм;

в фундаментах с подготовкой 40мм;

в фундаментах без подготовки 70мм.

Для поперечной, распределительной и конструктивной арматуры толщина защитного слоя бетона должна приниматься не менее диаметра этой арматуры и не менее следующих размеров:

при высоте сечения элемента менее 250мм 10мм;

при высоте сечения элемента более 250мм 15мм;

для элементов из легкого бетона в независимости

от высоты 15мм.

Толщина защитного слоя у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений должна составлять не менее 3d и не менее 40мм.

При расчете геометрических параметров каркаса толщину защитного слоя учитывают с обеих сторон.

Допустим, длина балки составляет 2070мм, высота 220мм, тогда длина каркаса 2070-2× 15=2040мм, высота каркаса 220-2× 10=200мм. Затем определяем длину приопорных участков, поскольку именно здесь расставить поперечную арматуру необходимо более часто. Длина приопорных участков составляет ¼ часть от длины балки - l. Тогда длина приопорных участков для нашей балки составляет ¼ × 2070=517, 5мм, округляем полученное значение до целого - 500мм. Округление значений полученных при расчете можно производить, как в большую, так и в меньшую сторону для удобства дальнейшего расчета. Наносим полученные значения на схему каркаса:

КР-1

20 500 1000 500 20

Если полная длина каркаса составляет 2040мм, тогда 40мм мы отнимаем на выпуски арматуры по 20мм с каждой стороны (такие выпуски вписываются в правила конструирования, они больше диаметра и меньше 70мм). Остается 2040-40=2000мм, длина каркаса без выпусков. Определяя значение средней части каркаса, получаем длину каркаса без выпусков с вычетом приопорных участков: 2000-2× 500=1000мм. Определяем шаги на приопорных участках и в средней части. Для этого воспользуемся правилом:

При расчете приопорных участков:

При расчете средней части каркаса:

При определении размера шага учитывают, что его размер должен быть кратен 50мм.

Тогда для нашего каркаса на приопорном участке шаг поперечных стержней составит: S=220: 2=110мм, принимаем 100мм; в средней части S=3/4∙ 220=165мм округляем значение до кратного 50мм и принимаем 200мм. Рассчитываем, какое количество шагов стержни, сделают на приопорном участке, для этого длину приопорного участка делим на размер принятого шага: 500: 100=5 шагов, то же самое проделываем с расчетом в средней части: 1000: 200=5шагов. Для расчёта количества поперечных стержней, необходимо суммировать все шаги сделанные в каркасе поперечными стержнями. Попробуем рассчитать все стержни, присутствующие в каркасе. В растянутой части располагаем один рабочий стержень, в верхней части один продольный монтажный стержень. Рассчитываем количество поперечных стержней: 500: 100=5 шагов на приопорном участке, таких участков два, поэтому шагов 10, в средней части 1000: 200=5, всего 10+5=15 шагов, а стержней всегда на 1 больше, поэтому поперечных стержней 16 штук. Если уточнить диаметр рабочего стержня, то можно подобрать монтажные стержни и показать сечение. Например, рабочий стержень Ø 20мм класса А400, то поперечные стержни Ø 8мм класса А240, продольный монтажный стержень 10мм класса А240.

КР-1

3 3 2

шаг100 шаг200

12 3 Следующая ⇒