Армирование консоли плиты перекрытия

Обновлено: 08.07.2024

Как армировать плиту перекрытия и зачем это делать?

Любое здание возводится с использованием бетона. Для усиления применяют проволочную сетку или арматурный каркас. Распространены монолитные перекрытия, для формирования которых выполняется заливка бетонным раствором опалубки, установленной между несущими опорами. Для повышения нагрузочной способности нужно усилить бетонную плиту. Для этого выполняется дополнительное армирование плит перекрытий, которое должно соответствовать требованиям проекта. Важно выполнить расчеты с учетом расстояния между стенами, подобрать количество и диаметр армирования.

Что такое армирование монолитной плиты

Распространенным элементом жилых и производственных зданий является монолитное перекрытие, для усиления которого применяют арматуру большого диаметра. Для соединения элементов арматурной решетки или пространственного каркаса не рекомендуют использовать сварку, ослабляющую конструкцию. Места соединения стержней необходимо связывать отожженной проволокой. Часть монолита, укрепленная арматурой, способна воспринимать значительные нагрузки. Армирование перекрытия – это комплекс мероприятий по усилению бетонной конструкции.

Наиболее используемым перекрытием при строительстве индивидуальных малоэтажных строений являются железобетонные изделия

Последовательность действий следующая:

Вначале разрабатывают проект и выполняют расчет армирования, учитывающий размеры перекрытия, величину действующих усилий. На основании расчетов разрабатывается схема усиления.
После подготовки щитов опалубку устанавливают между капитальными стенами. При монтаже опалубочной конструкции устанавливают опорные элементы, повышающие нагрузочную способность опалубки.
Далее нарезают заготовки, связывают каркас и устанавливают в щитовую опалубку. Изготовление и сборку металлоконструкции выполняют согласно предварительно разработанной проектной документации.
На завершающей стадии осуществляется заливка в опалубку бетонного раствора. После бетонирования уплотняют сформированный бетонный массив. Для нормального набора твердости бетон периодически увлажняют.

При разработке схемы усиления бетонной плиты предусматривается установка дополнительных стальных прутков в проблемных участках:

в зонах контакта монолитной плиты с опорными колоннами, капитальными стенами и арочными конструкциями;
в местах сосредоточения усилий, связанных с установкой отопительных приборов, тяжелой мебели или массивного оборудования;
по контуру выходных проемов на верхние этажи, а также вокруг отверстий для вентиляционных магистралей и дымоотводящих труб;
в центральной части бетонной плиты, которая является одним из наиболее ослабленных участков перекрытия.

Для предотвращения коррозионных процессов арматурная решетка располагается на специальных подставках внутри бетонного массива, не доходя до поверхности 30-40 мм. С учетом этого фактора подбираются длины прута и обеспечивается неподвижность силовой конструкции при бетонировании. Владея технологией армирования несложно обеспечить повышенные прочностные свойства бетонного перекрытия, а также его продолжительный ресурс использования.

Расчет толщины армирования перекрытия зависит от его длины

Как правильно армировать – требования по усилению бетонной плиты

Армирование монолитной плиты перекрытия – ответственный процесс, к выполнению которого предъявляется комплекс требований.

При выполнении работ по формированию усиленной железобетонной конструкции перекрытия соблюдайте следующие рекомендации:

Соблюдение указанных требований при выполнении мероприятий по армированию обеспечит прочностные характеристики сооружаемого перекрытия.

Армированная платформа, выполненная с учетом технологических тонкостей, прослужит не один десяток лет

Дополнительное армирование перекрытий – достоинства и слабые стороны

Необходимость усиления бетонных перекрытий связана с характеристиками бетона. Бетонный массив способен воспринимать повышенные сжимающие нагрузки, однако восприимчив к растягивающим усилиям и влиянию изгибающих моментов. Бетон не способен самостоятельно демпфировать нагрузки и требует дополнительного армирования. Для компенсации растягивающих усилий и сохранения целостности железобетонных конструкций выполняется дополнительное армирование плит перекрытий.

продолжительный ресурс эксплуатации. Благодаря увеличенному запасу прочности, срок использования усиленной железобетонной конструкции исчисляется десятилетиями;
отсутствие стыковых швов, а также гладкая поверхность потолков и полов. Отсутствует необходимость в выполнении дорогих и трудоемких отделочных работ;
уменьшенная масса монолитной конструкции перекрытия по сравнению с покупными железобетонными панелями. Это значительно снижает нагрузку на фундаментное основание;
повышенные прочностные характеристики. Сочетание свойств стальной арматуры и бетона позволяет повысить прочность основания и обеспечить его целостность при повышенных нагрузках;
увеличенная надежность железобетонной конструкции. Устойчивость к воздействию нагрузок, действующих в различных направлениях, достигается за счет армирования. Усиленные перекрытия способны воспринимать от 0,5 до 0,8 т на каждый квадратный метр поверхности;
пожарная безопасность. Использование негорючих стройматериалов обеспечивает огнестойкость конструкции. Плита способна длительное время сохранять целостность под воздействием повышенной температуры и открытого огня;

уменьшенный объем затрат по сравнению с использованием для формирования перекрытий стандартных панелей. Расходы на сооружение монолитного перекрытия существенно меньше по сравнению с аналогичной конструкцией сборного типа;
отсутствие необходимости в использовании специальной грузоподъемной техники и такелажной оснастки. Для формирования монолитной плиты не требуется подъемный кран;
равномерная передача усилий от монолитной плиты на несущие стены строения или опорные колонны. В результате выравнивания нагрузок снижается вероятность образования трещин.

Среди остальных достоинств следует отметить возможность заливки перекрытия нестандартной конфигурации. Это позволяет возводить строения различного уровня сложности с нестандартной планировкой. Серьезным плюсом является возможность выполнять межэтажные проемы и коммуникационные отверстия на этапе бетонирования.

Наряду с достоинствами имеются также и слабые стороны:

повышенная трудоемкость выполнения мероприятий по сборке арматурного каркаса;
увеличенная продолжительность процесса гидратации цемента и, соответственно, набора бетоном эксплуатационной прочности.

Профессиональные строители часто отдают предпочтение монолитным перекрытиям, которые наряду с указанными преимуществами устойчивы к воздействию повышенной влажности и надежно звукоизолируют помещение.

Какой используется материал для изготовления усиленных элементов перекрытия

Для формирования усиленных перекрытий необходимы следующие стройматериалы:

бетонная смесь, изготовленная на основе цемента М300, мелкого песка и среднефракционного щебня;
стальные прутки с рифленой поверхностью, изготовленные из арматурной стали класса А4.

Также потребуются следующие материалы, инструменты и оборудование:

отожженная проволока для соединения арматурных стержней;
специальное приспособление для связывания арматуры;
влагостойкая фанера или доски для изготовления опалубки;
оснастка для изгибания арматурных заготовок;
болгарка или специальные кусачки для резки стержней.

Не забудьте подготовить рулетку, с помощью которой выполняются необходимые замеры.

Рассчитываем монолитную плиту под увеличенную нагрузку

Расчет цельной железобетонной плиты выполняется на основании предварительно разработанной схемы с учетом требований строительных норм и правил.

По результатам расчетов определяются следующие характеристики:

толщина железобетонного перекрытия;
сортамент арматуры и количество рядов усиления.

Остановимся отдельно на каждом виде расчетов.

Как рассчитывается толщина бетонной плиты

Толщину формируемой железобетонной конструкции перекрытия определяйте по следующему алгоритму:

Произведите замер расстояния между несущими стенами.
Разделите полученную величину на 30.
Умножьте результат на коэффициент запаса, равный 1,2.

Например, для строения с расстоянием 600 см между капитальными стенами толщина плиты составит: 600:30х1,2=24 см. При проектировании нагруженных конструкций желательно доверить выполнение расчетов специалистам, которые учтут все нюансы.

Монолитная плита не поддерживает горение и способна выдержать воздействие открытого пламени длительное время

Подсчет количества рядов арматурных прутьев

Количество уровней армирования определяется в зависимости от толщины перекрытия:

одноярусное усиление допускается при минимальной толщине железобетонной конструкции, равной 150 мм;
двухуровневый арматурный каркас сооружается при увеличении толщины перекрытия выше указанного значения.

Конструкция и чертеж верхнего перекрытия

Конструктивно монолитное перекрытие представляет собой сборную конструкцию из марочного бетона, внутри которого расположена силовая решетка. Схема армирования монолитной плиты перекрытия разрабатывается на этапе проектирования.

В ней представлена информация следующего характера:

габариты армирующей решетки;
размеры и сечения арматурных прутков;
профиль используемых стержней;
метод соединения арматуры;
интервал между арматурными прутьями;
конструктивные особенности пояса усиления.

На основании схемы рассчитывается количество стройматериалов и планируется очередность строительных мероприятий.

Дополнительное армирование плит перекрытий – подготовительные мероприятия

Планируя, как армировать монолитную плиту, следует тщательно подготовиться к выполнению работ:

Выполнить прочностные расчеты.
Разработать схему усиления.
Определить потребность в стройматериалах.
Подготовить материалы и инструмент.
Нарезать арматурные заготовки.
Приготовить щиты для сборки опалубки.

Следует обратить внимание на подготовку бетонного раствора в необходимом объеме.

Пример армирования монолитной плиты перекрытия

Рассмотрим, как правильно армировать монолитную плиту на примере перекрытия для строения с габаритами 6х6 м с толщиной железобетонной платформы 0,24 м.

Порядок действий:

Соберите щитовую опалубку.
Герметизируйте щели.
Нарежьте арматуру.
Свяжите двухъярусную решетку с ячейкой 20х20 см.
Установите решетку в опалубке на специальные подставки.

После выполнения указанных операций произведите заливку бетона.

Как армировать плиту перекрытия – пошаговая инструкция

Армирование плиты – ответственная операция, выполняемая по следующему алгоритму:

Нарежьте арматурные заготовки требуемых размеров.
Свяжите силовую решетку нижнего яруса.
Расположите ее с зазором 30-40 мм до поверхности опалубки.
Надежно закрепите вертикальные прутки.
Привяжите к ним арматуру верхнего уровня.

Для обеспечения жесткости фиксации элементов используйте вязальное приспособление. После обеспечения неподвижности арматурного каркаса приступайте к бетонированию.

Подводим итоги

Зная, как армировать плиту перекрытия, несложно самостоятельно выполнить работы и сэкономить при этом денежные средства. Важно правильно произвести расчеты и соблюдать технологию.

Как армируют пустотные плиты и почему их нельзя резать? (Схемы армирования разных плит, особенности, технологии изготовления)

Сегодняшняя статья затронет 3 самые ходовые марки пустотных плит перекрытия, встречающихся на нашем рынке: ПК, ПТК и ПБ. Детально разберем конструктивные особенности, технологии армирования и отличия между марками.

Марка ПК

Итак, первая плита, изготавливаемая по опалубочной технологии без предварительно напрягаемой арматуры: плита серии 1.141-1.60, марка плиты ПК.

Максимальная длина - 4,2 м., что как раз и обусловлено отсутствием предварительного напряжения арматуры. Серийный выпуск 60 — плиты с круглыми пустотами, рабочие длины которых составляют: 4180, 3580, 2980, 2680 и 2380 мм., с шириной 1790, 1490, 1190 и 990 мм. Армирование произведено стальными стержнями класса А-III и Вр-I.

Плиты ПК: Иллюстрация автора Плиты ПК: Иллюстрация автора

Технологический процесс опалубочного производства таких плит следующий:

1. Форма смазывается эмульсолом (предотвращение налипания бетона).
2. Устанавливаются арматурные сетки и каркасы согласно спецификаций по ГОСТ.
3. В формы помещаются пуансоны (формирователи пустоты) и накрываются дополнительно арматурными сетками.
4. Будущая плита бетонируется и вибрируется.
5. По истечении времени, отведенного на твердение - пуансоны вынимаются.
6. Производится затирка неровностей и бурение отверстий под петли.
7. Плита помещается в камеру пропаривания.

Рассмотрим вариант плиты шириной 1200 мм., - ПК 42.12-3Т (42 - длина в дм., 12 - ширина в дм., 3Т - индекс по нагрузке).

Серия 1.141-1 Серия 1.141-1

Первая рабочая арматурная сетка, работающая на растяжение состоит из 5-ти продольных стержней арматуры диаметром 8 мм., поперечные прутки - по 4 мм. Именно эта сетка (на рисунке - красный цвет) и воспринимает всю нагрузку на растяжение.

Верхняя сетка - идет как конструктивная (синий цвет), диаметр которой составляет всего 3 мм. (Класс прутков Вр-1).

Плиты ПК: Иллюстрация автора Плиты ПК: Иллюстрация автора

Каркасы (зеленый цвет) располагаются в опорных зонах плиты и работают как поперечное усиление этих зон, между них встраиваются монтажные петли (выделены жёлтым).

Данную плиту резать поперек запрещено. При укорачивании плиты - с одного края удаляется каркас, в итоге получаем опорный узел без поперечного армирования, где существует очень высокая вероятность образования наклонных трещин.

Марка ПТК

Следующая плита серии ИИ-03-02: Марка ПТК - изготавливается аналогично марке ПК по технологии формовки (т.е. опалубки), но уже с предварительно напрягаемой арматурой.

Почему плиты перекрытия нельзя выпускать консольно за стену здания, например для устройства балкона

Независимая судебная экспертиза строительных конструкций. Центр «КРДэксперт». Краснодар

Плиты перекрытия изготавливают из условия, что опираться на несущие стены они будут своими узкими краями, как на рисунке ниже.

Исходя из этого, проектируется устройство плиты: расположение пустот для облегчения плиты, расположение арматуры, так как арматура укладывается там, где слой плиты работает на растяжение. В верхнем слое арматуру не укладывают, так как бетон сам отлично выдерживает сжимающую нагрузку (напряжения сжатия).

Кроме того, плиты перекрытия в большинстве случаев изготавливаются предварительно напряженными, т.е. арматура в плитах натягивается, а после застывания бетона отпускается обратно. Арматура поджимает бетон и нижний слой бетона (а он потом будет работать на растяжение) получается предварительно сжатым, плита в итоге становится прочнее - при условии её правильной установки (как на картинке выше). На фотографии ниже, левый конец плиты опирается на стену правильно, а правый конец висит в воздухе. Есть шанс обломать плиту, если нагрузить висящий в воздухе конец плиты, например, положить кирпичную стену, чтобы получилась лоджия.

Краснодарский край находится в сейсмически опасной зоне, поэтому складывание двух факторов: такая плита (видимо для лоджии) с кирпичной стенкой на консоли и лёгкий сейсмический толчок, и готово: плита лопнула в месте опирания консоли. Почему? При нагрузке на консоль сверху в месте опирания возникает растягивающее усилие в верхнем слое бетона плиты, а арматура уложена в нижнем слое (в нижнем сейчас наоборот - сжимающее усилие и арматура там не нужна). Арматуры в верхнем слое нет, а бетон без арматуры на растяжение работает очень плохо - может лопнуть при динамической нагрузке.

Здесь плита лопнула от собственного веса. Но так как нагрузки на неё нет - плита ещё держится. Горизонтальная часть трещины идет вдоль арматуры, которая пока не дает трещине идти вниз.

Поэтому плиты перекрытия консольно за стену выпускать нельзя. Другое дело, когда выпускают консольно монолитную плиту (т.е. которую заливают бетоном на месте). Тут есть возможность уложить арматуру до залития плиты бетоном так, чтобы арматура оказалась в верхнем слое бетона, работающем на растяжение в данном случае. И тогда консоль плиты будет стоять, а точнее висеть без риска отломиться (лопнуть)

ВВЕДЕНИЕ

Арматурный прокат для железобетона является одним из самых массовых видов продукции черной металлургии.

С учетом все возрастающих темпов строительства объемы производства арматурного проката в обозримой перспективе будут только увеличиваться (табл. 1).

Прогноз производства железобетона и потребности в арматурных сталях в РФ до 2010 г .

Ввод жилья, строительные материалы

Ввод жилья, млн. м 2

Железобетон; всего **, млн . м 2

сборный железобетон, млн. м 3

предварительно напряженный железобетон. млн. м 3

Стальная арматура всех видов, тыс. т

Высокопрочная напрягаемая арматура, тыс. т

в том числе стержневая классов А800, A т800 и Ат1000

* Данные лаборатории арматуры НИИЖБ

** Оценочные данные ЦПЭ НИИЖБ

Номенклатура и сортамент арматурного проката, производимого на металлургических предприятиях бывшего СССР, складывались под влиянием спроса, ориентированного массовым развитием сборного железобетона и в условиях, практически изолированных от мирового рынка. До настоящего времени это обстоятельство в большей или меньшей степени для разных металлургических предприятии сказывается в недополучении прибыли, связанном с производством устаревших видов арматурного проката, с высокой себестоимостью и низкой конкурентной способностью.

Требования, предъявляемые к арматурному прокату строителями (потребителями) еще на ранней стадии развития железобетона, остались актуальными и в настоящее время.

Учитывая особенности современного производства и эксплуатации арматурных элементов сборного и монолитною железобетона (каркасов, сеток, закладных деталей, монтажных петель и т.п.), к основным требованиям по прочности, деформативности и сцеплению с бетоном добавились дополнительные требования по свариваемости, хладостойкости, коррозионной стойкости арматуры и др. Из-за все возрастающих требований к качеству строительства экономическая эффективность и надежность применения того или иного вида арматурного проката у потребителя становятся основополагающими для внедрения его у производителя.

На ранней стадии производства арматуры главными определяющими ее потребительских свойств были технические возможности сталелитейного и прокатного технологического оборудования. Тогда строители были вынуждены довольствоваться той арматурной продукцией, которую производила металлургическая промышленность.

В связи с бурным развитием металлургического производства в последние годы практически все технологические ограничения с производства арматуры были сняты. В настоящее время металлурги готовы производить ту арматурную продукцию, которая может быть эффективно использована в строительстве.

В соответствии с СП 52-101-2003 для армирования железобетонных конструкций рекомендуется применять арматуру следующих видов:

- горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) диаметром 6-40 мм;

- термомеханически упрочненную периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный) диаметром 6-40 мм:

- холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-12 мм.

Класс арматуры по прочности на растяжение обозначается:

А - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

В - для холоднодеформированной арматуры.

Классы арматуры по прочности на растяжение А и В отвечают гарантированному значению предела текучести (с округлением) с обеспеченностью не менее 0,95, определяемому по соответствующим государственным стандартам или техническим условиям.

В необходимых случаях к арматуре предъявляются требования по дополнительным показателям качества: свариваемость, пластичность, сцепление с бетоном, хладостойкость, коррозионная стойкость, усталостная прочность и др.

При проектировании железобетонных конструкций может быть использована арматура:

- гладкая класса А240 (A-I);

- периодического профиля классов А300 (А- II ), А400 (А- III , А400С), А500 (А500С, А500СП), В500 (Bp-I, B500C), где С - свариваемая, П - повышенного сцепления.

Страна и стандарт

Класс арматуры и диаметр, мм

BS EN 10080:2005

Унифицированная свариваемая арматура имеет химический состав, определяемый содержанием в стали углерода не более 0,22 %.

Применение арматуры класса А500 вместо арматуры класса А400 (А- III ) обеспечивает более 10 % экономии стали в строительстве.

Для отечественного строительства возможна замена этим классом стали не только арматуры класса А400 (А- III ), но и гладкой арматуры класса А240(А- I ), применяемой в виде конструктивной арматуры в монтажных петлях, в закладных деталях и т.п.

Этим условиям в термомеханически упрочненном состоянии могут соответствовать низкоуглеродистые стали марок: Ст3сп, Ст3пс, Ст3Гпс или низколегированные стали типов 18ГС, 20ГС и т.п.

Учитывая вышеизложенное, в качестве эффективной арматуры для железобетонных конструкций, устанавливаемой по расчету, следует преимущественно применять арматуру периодического профиля класса А500 (А500С, А500СП), а также арматуру класса В500 в сварных сетках и каркасах.

1) Отменен с 1 марта 2004 г.

Во второй части, оформленной в виде приложений 1 и 2, приводятся конструктивные требования к армированию основных элементов зданий из монолитного железобетона, а также примеры рабочей документации по армированию основных конструктивных элементов монолитных зданий с разными конструктивными схемами, построенных в Москве и разработанных ЗАО «Проектно-архитектурная мастерская "ПИК"», ЗАО «Трианон», КНПСО Центр «Поликварт», а также в НИИЖБ.

В работе использованы материалы исследований, в проведении которых принимали участие сотрудники: И.Н. Суриков, В.З. Мешков, B.C. Гуменюк, Г.Н. Судаков, К.Ф. Штритер, Б.Н. Фридлянов, И.С. Шапиро, АА. Квасников, И.П. Саврасов, О.О. Цыба, М.М. Козелков, А.Р. Демидов, С.Н. Шатилов, В.П. Асатрян. Оформление графической части издания выполнял А.А. Квасников с участием Л.А. Гладышевой, А.В. Лугового, Д.В. Плотникова, В.Я. Никитиной, Т.Н. Николаевой, Н.И. Федоренко и др.

1. ЭФФЕКТИВНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Стержневой арматурный прокат

В строительстве из монолитного железобетона для армирования применяется преимущественно стержневой арматурный прокат диаметром 10-40 мм (табл. 3).

Расход арматуры в жилищном строительстве Москвы

Класс и сортамент арматуры, мм

Расход стали на 1 м 2 , %

Монолитные здания с шагом более 4,2 м

Средний по многоэтажным жилым домам

монолитные с шагом до здания 4,2 м

Средний расход на 1 м 2 . кг

Рисунок 1 - Основные типы периодического профиля

а - кольцевой, ГОСТ 5781-82, f_R = 0,10 (не нормируется); б - серповидный двусторонний, СТО АСЧМ 7-93, f_R = 0.056; в - серповидный четырехсторонний, ТУ 14-1-5526-2006, f_R = 0,075

По сравнению с «кольцевым» профилем по ГОСТ 5781-82 геометрия серповидного профиля имеет ряд преимуществ, относящихся к технологичности в современном прокатном производстве.

Плавное изменение высоты серповидных поперечных ребер и отсутствие их пересечений с продольными ребрами позволяет несколько повысить выносливость стержней при воздействии многократно повторяющихся нагрузок.

Существенным недостатком серповидного профиля являются сниженная по сравнению с кольцевым профилем прочность и жесткость сцепления арматурных стержней с бетоном вследствие меньшей площади смятия поперечных ребер при их увеличенном шаге.

Рисунок 2 - Базовые значения длины анкеровки стержневой арматуры по нормам проектирования СССР (РФ), CEN ( FIN ), США (ACI-318). Бетон В25 (М350), арматура А400 (A-III) диаметром 16 мм

Рисунок 3 - Конструкция четырехстороннего серповидного профиля

По сравнению с двухсторонним серповидным новый профиль позволяет при той же высоте поперечных ребер увеличить их относительную площадь смятия f_R в 1,3-1,4 раза при том, что шаг ребер в каждом ряду увеличивается на 10-15 %. Увеличенный шаг расположенных вразбежку поперечных выступов облегчает внедрение между выступами зернам крупного заполнителя, что повышает и прочность, и жесткость сцепления. Четырехрядная компоновка ребер делает более равномерным по контуру сечения стержня распределение расклинивающих бетон усилий распора, возникающих в зонах анкеровки или нахлестки арматуры.

Преимущества формы нового профиля подтвердили проведенные в НИИЖБ сравнительные исследования взаимодействия с бетоном стержней с кольцевым профилем по ГОСТ 5781-82, с серповидным двухсторонним по СТО АСЧМ 7-93 и новым (серповидным четырехсторонним). Так как минимальные нормируемые значения относительной площади смятия (критерий Рема) приняты для арматуры с серповидным двухсторонним профилем 0,056 и четырехсторонним 0,075, наиболее объективными будут считаться сопоставительные испытания на сцепление образцов арматуры с этими значениями критерия Рема. Характерные результаты испытаний на сцепление арматуры с бетоном приведены на рис. 4. Выполненными исследованиями обнаружена способность стержней с новым профилем при определенных условиях сохранять максимально достигнутую прочность сцепления даже при значительных пластических деформациях стержней при напряжениях на уровне предела текучести и даже выше.

Рисунок 4 - Деформации втягивания незагруженного конца стержня и энергоемкость разрушения сцепления арматуры с бетоном (профили: серповидные четырехсторонний и двухсторонний).

R_b =41,6 МПа; Ø16; l _ап =8 d (130 мм)

В аналогичных условиях стержни и серповидного двухстороннего, и кольцевого профилей теряют прочность сцепления при значительно меньших пластических деформациях. То есть затрата энергии на разрушение сцепления (энергоемкость сцепления) при испытаниях на вытягивание, которая на рис. 4 выражена как площадь под диаграммой растяжения загруженного конца стержня, для нового профиля заметно выше. Это очень существенный фактор увеличения стойкости конструкции против прогрессирующего разрушения в условиях запредельной (катастрофической) стадии работы.

Отмеченное явление в поведении арматуры с четырехсторонним серповидным профилем в бетоне может быть объяснено его меньшей одноосной распорностью, обусловливаемой равномерным (объемным) характером распределения этих усилий по периметру (поверхности) стержня (рис. 5).

Рисунок 5 - Схема взаимодействия растянутого арматурного стержня с окружающим бетоном

1 - европейский профиль (серповидный двухсторонний); 2 - профиль нового типа (серповидный четырехсторонний); а - усилия в бетоне в зоне передачи напряжений с арматуры на бетон и характер трещинообразования в бетоне; б - распределение усилий распора в поперечном сечении

При одинаковых усилиях N вытягивания или вдавливания стержня из бетона или в бетон расклинивающие усилия на единицу длины арматуры с двухсторонним расположением

Р = n Р ₁ ,

где при F _sn = F_sn₁,

F_sn , F_sn ₁ , F_sn ₂ - площади проекции поперечных ребер на плоскость, нормальную продольной оси стержня;

t ₁ и t ₂ - шаги поперечных ребер (рис. 5).

Среднестатистические диаграммы растяжения арматуры классов А500С и А500СП производства РУП «БМЗ» и Западно-Сибирского металлургического комбината приведены на рис. 6 и 7.

Рисунок 6 - Среднестатистическая диаграмма растяжения арматуры классов А500С и А500СП Ø10-40 производства РУП «Белорусский металлургический завод»

Рисунок 7 - Среднестатистическая диаграмма растяжения арматуры классов А500С и А500СП Ø10-28 производства ОАО «ЗапСибметкомбинат»

Усталостные испытания образцов проката с новым профилем показали, что по выносливости стержни с новым профилем не уступают стержням с профилем по СТО АСЧМ 7-93, что объясняется более чем вдвое уменьшенным по сравнению с ГОСТ 5781-82 числом пересечений продольных и поперечных ребер, а также исключением замкнутости формы поперечных ребер (высота всех ребер плавно сводится на нет).

Арматурную сталь с серповидным четырехсторонним профилем класса А500СП поставляет Западно-Сибирский металлургический комбинат по ТУ 14-1-5526-2006 «Прокат арматурный класса А500СП с эффективным периодическим профилем». Применение этого арматурного проката в строительстве регламентировано стандартом организации ФГУП «НИЦ «Строительство» СТО 36554501-005-2006.

Эффективность применения арматурного проката класса А500СП приведена в табл. 4.

Эффективность применения арматурной стали класса прочности 500 МПа

Нормативные документы, механические свойства, области применения, эффективность, потребительские и технические характеристики

Ст3СП, Ст3ПС, Ст3ГПС, 18ГС, 20ГСФ

Документы для поставки

СТО АСЧМ 7-93 , ТУ 14-1-5254-2006, ТУ 14-1-5526-2006

Документы для расчета, проектирования и применения в железобетонных конструкциях

Угол изгиба при диаметре оправки C =3 d

Расчетное сопротивление растяжению R_s , МПа

Расчетное сопротивление сжатию R_sc , МПа

Нормативное сопротивление R_sn , МПа

Применение при отрицательных температурах

Применение дуговой сварки прихватками крестообразных соединений

Вид профиля арматуры, минимальное значение критерия Рема f_R

f_R - не нормируется

f_R = 0,056 кольцевой

Эффективность сцепления с бетоном

Высокая при эксплуатационных нагрузках, средняя - при критических (аварийных)

Эффективность сопротивления динамическим нагрузкам

Применение в качестве анкеров закладных деталей

Рекомендуется для повышения надежности

Применение в качестве монтажных петель

Возможный экономический эффект относительно арматуры класса А400 (А- III )

Применение в ответственных зданиях и сооружениях, в том числе проектируемых с учетом сейсмических и аварийных нагрузок

Рекомендуется для повышения надежности

Способ производства проката

Термомеханически упрочненный, холоднодеформированный

Термомеханически упрочненный, холоднодеформированный, горячекатаный

Маркировка класса арматуры

Прокатная на поверхности, не реже чем через 1,5 м

Примечание. Значение R_sc в скобках используют только при расчетах на кратковременное действие нагрузки.

1.2 Арматурный прокат, поставляемый в мотках (бунтах)

Диаметр арматуры, мм

В мотках, в стержнях

Применение арматуры в мотках практически исключает отходы при заготовительных операциях, позволяет механизировать производство сварных арматурных сеток, каркасов и других изделий.

Как видно из таблицы 5, арматурная сталь, поставляемая в мотках, применяется преимущественно в производстве сборного железобетона. В монолитном строительстве применение арматуры в мотках ограничивалось использованием в качестве хомутов колонн и пилонов, конструктивной арматуры стен, поперечной перекрытий и балочных изгибаемых элементов. Ее применение является рациональным при использовании в монолитном строительстве арматурных каркасов и сеток, изготавливаемых на специализированном арматурном производстве, укомплектованном правильно-отрезным оборудованием.

Применение арматуры, поставляемой в мотках, сдерживалось конструктивным ограничением СНиП 2.03.01-84*, п. 5.17, в котором для армирования внецентренно сжатых элементов монолитных конструкций требовался диаметр не менее 12 мм. Исключение этого ограничения в СП 52-101-2003 для железобетонных стен позволит проектировщикам широко использовать для армирования сжатых элементов арматуру диаметрами 8 и 10 мм, поставляемую как в мотках, так и в стержнях.

Одной из современных проблем строительного комплекса в России является неудовлетворенный спрос на арматуру периодического профиля в мотках. Так как многие металлургические предприятия пока не располагают техническими возможностями производить в мотках арматурный прокат требуемых размера и прочности в необходимых объемах, строители вынуждены перерасходовать до 20-30 % стали в изделиях из-за замены необходимой арматуры на имеющийся в наличии прокат большего диаметра.

Одним из направлений уменьшения дефицита арматуры диаметром до 12 мм является организация массового производства арматуры класса В500 по опыту Германии и других стран, где в качестве арматуры диаметром 4 - 12 мм применяют преимущественно холоднодеформированную сталь. Другое направление связано с освоением металлургами производства арматуры класса А500 диаметром 12 мм и менее в мотках. В обоих случаях необходимо предусмотреть расширение по сравнению со СТО АСЧМ 7-93 сортамента проката, что позволит уменьшить расход конструктивной (нерасчетной) арматуры и при определенных условиях решить задачу взаимозаменяемости арматуры одного класса прочности на другой класс без перепроектирования железобетонных конструкций. Соседние позиции существующего сортамента от 6 до 12 мм сильно отличаются по площади поперечного сечения (на 44-78 %), что вынуждает при проектировании специфицировать существенно большее количество арматуры, чем это требуется по расчету [4].

Реализация на практике первого направления наблюдается в последние годы в Центральном регионе России, где на предприятиях среднего бизнеса интенсивно наращивается производство по техническим условиям свариваемой холоднодеформированной арматуры периодического профиля класса В500С диаметром до 12 мм в мотках [5] волочением через роликовые волоки. Реализация второго направления начата на Белорусском металлургическом заводе.

Отраслевой стандарт СТО АСЧМ 7-93 предусматривает три категории свариваемого стержневого и поставляемого в мотках арматурного проката класса прочности 500 МПа, различающиеся по способу производства: горячекатаный, термомеханически упрочненный с прокатного нагрева, механически упрочненный в холодном состоянии (холоднодеформированный). Поставка арматуры диаметром от 6 до 12 мм может быть предусмотрена в мотках. Свод правил СП 52-101-2003, который содержит рекомендации по расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного натяжения арматуры, определяет требования к показателям качества для двух групп арматуры класса прочности 500 МПа: класс А500 для горячекатаного и термомеханически упрочненного проката номинальным диаметром от 10 до 40 мм и класс В500 для холоднодеформированной по разным технологиям арматуры номинальным диаметром от 3 до 12 мм. Требования к расчетным показателям арматуры классов А500 и В500 в СП 52-101-2003 различаются.

Расширение сортамента арматуры классов А500 и В500 позволяет уменьшить расход конструктивной арматуры и в необходимых случаях решить задачу взаимозаменяемости арматуры одного класса на арматуру другого класса с учетом всех требований, предъявляемых к рабочей арматуре железобетонных конструкций без пересчета последних. В качестве примера в таблице 6 приведены рекомендации по замене в железобетонных конструкциях без их перепроектирования растянутой рабочей арматуры классов А400С и А400 (А- III ) на арматуру классов А500 и В500. Предполагаемая замена в конструктивном армировании, как видно из таблицы 6, позволяет получить экономию стали от 12 % до 19 % при использовании в качестве заменяющей арматуры обоих классов А500 и В500.

В рабочем (расчетном) армировании аналогичный эффект достигается при использовании только горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры класса А500.

Из-за меньшего расчетного сопротивления холоднодеформированной арматуры класса В500 экономически целесообразна замена на нее (07,5 мм) только арматуры 08 мм класса А400 (А-III). В этом случае снижение рабочего армирования составит 12,1 %.

Вид эффективного арматурного проката, поставляемого в мотках с четырехсторонним периодическим профилем, приведен на рисунках 8 и 9.

Рисунок 8 - Вид арматурного проката классов А400 и А500С, поставляемого в мотках по ТУ 14-1-5501-2004 РУП «Белорусский металлургический завод»

Рисунок 9 - Прокат периодического профиля по ТУ 14-1-5501-2004

а - номинальный диаметр 5,5 мм; б - номинальный диаметр 7 мм

Рекомендации по замене растянутой рабочей арматуры классов А400С и А400 (А- III ) на арматуру класса А500/В500 без перепроектирования железобетонных конструкций*

Заменяемая арматура классом А400 и А400С

Предлагаемая арматура класса А500/В00

Номинальный диаметр d _н , мм

Номинальная площадь поперечного сечения A_s ₁ , мм 2

Усилие, соответствующее R_sn ₁ , кН

Усилие, соответствующее R_s ₁ ,кН

Нормативное сопротивление R_sn ₁ , МПа

Расчетное сопротивление R_s ₁ ,МПа

Номинальный диаметр d _н , мм

Номинальная площадь поперечного сечения A_s ₂ , мм 2

Усилие, соответствующее R_sn ₂ , кН

Усилие, соответствующее R_s ₂ , кН для А500/В00

Нормативное сопротивление R_sn ₂ , МПа

Расчетное сопротивление R_s ₂ , МПа, для А500/В500

Читайте также: