Армирование стен и колонн

Обновлено: 16.05.2024

Алгоритм конструирования колонны

После расчета у конструктора на руках оказываются габариты сечения колонны и площадь продольной и поперечной арматуры.
В какой последовательности нужно действовать?
Рассмотрим конструирование на примере.

Понятно, что с опытом конструирования так дотошно выполнять каждый пункт нет необходимости, но в данной статье я хочу изложить все очень подробно.

Пусть у нас будет монолитная колонна второго этажа многоэтажного здания сечением 300х300 мм, высотой 3 м, площадь продольной арматуры колонны Аs = Аs' = 9,3 см2 (момент в колонне действует в одном направлении); площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,20 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется.

Арматура колонны принята по ДСТУ 3760, класс арматуры А400С (периодического профиля), класс арматуры хомутов А240С (гладкая арматура). Каркас колонны – вязаный. Стержни стыкуются путем нахлестки. Класс бетона В25.

На колонну опирается монолитная балка сечением 350х400(h) cо следующим армированием: нижняя арматура балки 3d16, верхняя арматура балки 2d16.

Шаг 1. Подбираем продольную арматуру колонны.

Заглянем в таблицу из приложения 5 руководства:

Мы видим, что нам подходит либо 2 диаметра 22мм (9,82 см2 > 9,3 см2), либо 3 диаметра 20мм (9,42 см2 > 9,3 см2), либо 4 диаметра 18мм (10,18 см2 > 9,3 см2).

Столько вариантов выбрано для примера, обычно можно обойтись и двумя вариантами, а то и сразу на одном остановиться.
Посчитаем для начала площадь арматуры в итоге.

Если у одной грани будет 2 стержня, то всего их будет 4. Тогда площадь сечения четырех стержней d25 равна 19,64 см2.
Если у одной грани будет 3 стержня, то всего их будет 8. Тогда площадь сечения восьми стержней d20 равна 25,13 см2.
Если у одной грани будет 4 стержня, то всего их будет 12. Тогда площадь сечения двенадцати стержней d18 равна 30,54 см2.

На первый взгляд, можно принять армирование стержнями d25, т.к. площадь сечения в этом случае самая экономичная.

До принятия окончательного решения стоит прорисовать оба сечения арматуры и посмотреть, во что выльется армирование.

При этом не забываем, что при прорисовке нужно учитывать не номинальный, а реальный диаметр стержней, заглянув в ДСТУ 3760:2006, мы узнаем, что размер одного выступа арматуры h равен 0,07dн (для стержней диаметром 18 мм и меньше) и 0,065dн (для стержней диаметром 20 мм и больше).

Определим реальный диаметр стержней (с учетом двух выступов):

d18: 18 + 0,07∙18∙2 = 21 мм;

d20: 20 + 0,065∙20∙2 = 23 мм;

d25: 25 + 0,065∙25∙2 = 28 мм.

Определимся с защитным слоем для рабочей арматуры колонны (таблица 23 руководства): защитный слой должен быть больше 20 мм и больше диаметра стержня рабочей арматуры (18, 20 или 25 мм). По опыту проектирования рекомендую принимать защитный слой для монолитных колонн не менее 25-30 мм.

Расставим стержни для трех вариантов:

Все получилось неплохо. Во всех случаях стержни располагаются равномерно, защитный слой около 25 мм выдержан, минимальное расстояние 50 мм между стержнями в свету (см. 3.68 руководства) соблюдено.

Но теперь мы возвращаемся к исходным данным и вспоминаем, что стержни в колонне стыкуются нахлесткой, а значит, в сечении у нас будут не только нарисованные стержни, а еще и выпуски из колонны нижнего этажа. Добавим к нашим рисунками выпуски (розовым цветом) и посмотрим, что получилось. Выпуски всегда нужно стараться располагать так, чтобы просветы между стержнями были как можно больше (для лучшего бетонирования).

Что мы видим теперь? В колонне, заармированной d18 встречается расстояние между стержнями 32 мм, что меньше допустимых 50 мм. А это значит, что при стыковке стержней внахлестку вариант армирования с 12 стержнями недопустим – качественно забетонировать такие колонны будет невозможно.

Армирование колонн d20 и d25 нас устраивает. Чтобы сделать окончательный выбор, сравним суммарную площадь арматуры (пользуясь таблицей из приложения 5 руководства) и выберем самый экономичный вариант:

8d20: Аsum = 25,13 см2;

4d25: Аsum = 19,64 см2.

Итак, мы останавливаемся на варианте армирования восьмью стержнями d25, т.к. он однозначно экономичнее и менее трудоемок для строителей.

Шаг 2. Подбираем поперечную арматуру.

Из исходных данных мы имеем:

площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,2 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется

Прежде, чем определять диаметр хомутов, определим их шаг. Для начала заглянем в таблицу 25 руководства:

У нас поперечная арматура класса А240С с расчетным сопротивлением 2250 кг/см2 < 4000 кг/см2, значит при диаметре рабочей арматуры 25 мм шаг стержней не должен быть больше 350 мм. Значит, шаг арматуры в колонне должен быть не больше 350 мм. Даже там, где эта арматура по расчету не требуется, т.к. у нас есть требование п. 3.69 руководства:

Поперечная арматура должна устанавливаться у всех поверхностей колонны, вблизи которых ставится продольная арматура.

Идем далее. Рабочая арматура в колонне стыкуется внахлестку. Читаем пункт 3.71 руководства:

В стыках продольной рабочей арматуры внахлестку без сварки независимо от того, армируется ли колонна сварными или вязаными каркасами, рекомендуется применять, хомуты. Расстояния между хомутами в зоне стыка должны быть не более 10 d .

Здесь d - диаметр сжатых продольных стержней рабочей арматуры (меньший).

Таким образом, в нижней зоне колонны, в месте перенахлеста рабочей арматуры шаг хомутов должен быть не более 10d = 10∙25 = 250 мм.

Заглянем в таблицу 24 руководства и подберем минимально допустимый диаметр хомутов – 8 мм:

Площадь арматуры при шаге 150 мм по расчету равна 0,20 см2, по таблице приложения 5 руководства определяем возможный диаметр хомута с ближайшей большей площадью d = 6 мм (0,283 см2), но так как для диаметра рабочих стержней 25 мм у нас есть ограничение, мы вынуждены принять хомуты d = 8 мм (0,503 см2)

Но 0,503 см2 значительно больше 0,20 см2. Мы можем попытаться пересчитать шаг 150 мм на шаг 250 мм (т.к. в нашем случае шаг 250 мм – максимально допустимый).

При шаге 150 мм в метре колонны размещается 7 хомутов, а при шаге 250 мм – 4 хомута.

Вычисляем требуемую площадь одного хомута при шаге хомутов 250 мм:

0,20∙7/4 = 0,35 см2 < 0,503 cм2 – мы вполне можем увеличить шаг хомутов до 250 мм.

Принимаем в месте перенахлеста рабочей арматуры хомуты диаметром 8 мм с шагом 250 мм, в остальной колонне – хомуты диаметром 8 мм с шагом 350 мм.

Шаг 3. Окончательно вычерчиваем хомуты и сечение колонны.

У нас есть уже сечение с расстановкой рабочей арматуры. Осталось «обогнуть» ее хомутом. Не забываем при этом, что нам нужно учитывать не номинальный диаметр рабочей арматуры 25 мм, а реальный – 28 мм.

Расстояние в осях между угловыми рабочими стержнями 220 мм. Чтобы узнать размер хомута (по внутренней грани), нужно к этому размеру прибавить диаметр стержня 220 + 28 = 248 мм. Округляем до 5 мм в большую сторону, получаем 250 мм.

Теперь определим размер «хвостов» хомутов, заглянув в таблицу 2 руководства.

Мы видим, что при диаметре продольных стержней 25 мм и диаметре хомута 8 мм добавка на один крюк составляет 75 мм.

В итоге, мы получаем вот такой хомут, как показано на рисунке ниже

Обратите внимание, это важно: размеры хомутов всегда даются по внутреннему размеру, т.к. именно этот внутренний размер диктует размер защитного слоя для рабочей арматуры.

10. При проектировании железобетонных конструкций, в особенности с большим насыщением арматуры, следует учитывать следующие характеристики арматурных стержней:

фактические размеры поперечных сечений стержней периодического профиля с учетом допускаемых отклонений от них;

радиусы загиба стержней и соответствующие фактические габариты гнутых элементов;

допускаемые отклонения от проектных размеров при размещении стержней сварных сеток, каркасов, закладных деталей и т.п.

Фактические размеры сечения стержней мы учли. Сейчас поговорим о радиусах загиба. Всегда, когда гнутся стержни, нужно указывать их радиус загиба и делать это согласно с таблицей 33 «Руководства по проектированию» (в руководстве по конструированию данных для отдельных стержней нет).

В чем суть этого требования? Дело в том, что при загибе стержня с закруглением наиболее щадящим образом передается усилие, нет разрушение сцепления арматуры с бетоном, в общем, арматура работает корректно. Вторая причина в том, что очень часто строители делают отгибы путем нагрева стержня, такие отгибы, во-первых, безо всяких скруглений, а во-вторых, при нагреве есть риск пережечь арматуру и снизить ее прочностные характеристики в этом месте. По правилам нужно гнуть арматуру специальными гибочными устройствами, тогда и все диаметры загиба соблюдаются, и прочность стержней остается прежней.

Итак, для нашего хомута класс стали А240С (мы можем приравнять его к А-I) минимально допустимый диаметр загиба будет равен 2,5d = 2.5*8 = 20 мм. Но лучше учесть, что в углах хомут охватывает стержни, реальный диаметр которых равен 28 мм, и увеличить диаметр загиба хомутов до 28 мм – так вязать арматуру будет гораздо удобнее. И еще следует учесть, что диаметр загиба обычно не указывают, а указывают радиус, поэтому сразу пересчитаем: R = 28/2 = 14 мм. Эти данные мы должны будем указать на чертеже.

Шаг 4. Конструируем рабочую арматуру колонны.

В чем заключается этот шаг?

Сначала мы определяем длину стержней – ведь нам нужно сделать выпуски в следующий этаж. Итак, прежде всего нам нужно определить длину нахлестки для арматуры. Этот расчет я вынесла в отдельную статью, причем в Украине и в России расчеты разные, нужно выбрать свой.

Итак, определяем величину нахлестки здесь. У нас получилось 1350 мм по украинскому и 1120 мм по российскому варианту. Предлагаю, чтобы не усложнять пример, остановиться для дальнейшего конструирования на худшем варианте 1350 мм.

Далее нам нужно прорисовать стержень арматуры.

Высота колонны – 3 м, высота балки – 0,4 м. Реальный диаметр стержней 28 мм. Чтобы стержень колонны следующего этажа стал в проектное положение, нам необходимо изогнуть стержень колонны в пределах балки, чтобы он сместился относительно своей оси не менее, чем на 28 мм (округлим в большую сторону до 30 мм, хотя это не обязательно). На рисунке ниже видно, что синий стержень отгибается в теле балки и «выныривает» из нее уже со сбивкой, чтобы дать разместиться розовому стержню колонны следующего этажа.

Но это еще не все особенности конструирования стержней колонны. Мы не должны забывать о радиусах загиба арматуры (мы о них говорили выше). Заглядываем в таблицу 33 «Руководства по проектированию…» (она тоже выложена выше) и видим, что для стержня d25 мм минимальный диаметр загиба равен 8d = 8∙25 = 200 мм, значит радиус загиба будет равен R = 100 мм.

Теперь мы можем прорисовать наш стержень (длину стержней можно утрировать для наглядности).

На этом все этапы конструирования пройдены. Переходим к выполнению чертежа колонны.

Армирования сопряжения колонны и стен

Горизонтальную арматуру стен заведите в колонну и поставьте горизонтально П-образные элементы из той же арматуры, замыкающие попарно горизонтальные арматурные стержни каждой из стен.

А за что П-образные хомуты будет цеплятся? Есть только один вертикальный стержень в углу колонны.

Ну так за него и цепляйте. Нахлест концов П-образного элемента и горизонтальной арматуры стен должен быть достаточный для анкеровки арматуры. Вы же арматуру стен в БЕТОН колонны заанкерите этой петлей.

Давно жду, что кто-нибудь мне расскажет, зачем нужны эти пэшки. А с чего вы взяли, что просто прямых запусков горизонтальной арматуры недостаточно для "анкеровки" в колонне? С чего пошла мода лепить "пэшки" куда ни попадя? Вы ищете усилия в горизонтальных стержнях стен и ставите арматуру по расчету? Да и вообще, какая необходимость в анкеровке горизонтальных стержней в колонне? Я понимаю, необходимо выполнить анкеровку горизонтальных стрежней для избежания выпучивания вертикальной арматуры, но зачем мне это делать, если по площади армокаркаса стены, в том числе и у торца установлены шпильки? Попробуй-ка выпучись!

Автор темы спросил как ЗААнкерить горизонтальные стержни стен в колонну. Я ему это и объяснил. А в общем случае вы, Grim, правы. Если строится какая-то пятиэтажка и не в сейсмическом районе, то такая анкеровка не нужна. В прежние времена и не анкерили. А сейчас мода пошла от немцев и турок. С анкеровкой оно, конечно, надежнее. У западников свои резоны, они арматуру не любят сваривать, ставят много конструктивных элементов. Расход арматуры искусственно увеличивают, загружают свою металлургическую промышленность, с безработицей борются. Ну а мы теперь с них обезъянничаем. Хотя нашим строителям выгодно - чем дороже строймонтаж, тем лучше. А проектировщикам с анкеровкой спокойнее.
Короче, надо конкретный случай рассматривать. Может там высотное здание в условиях сейсмики.

Конечно же нет никакого резона заводить поперечные стержни стен на всю ширину колонн, да ещё ставить П-шки, ведь это же не рабочая арматура, а вспомогательная, распределительная. Но всё же какой то размер анкерения должен быть? На мой взгляд здесь можно ориентироваться на пункт 8.3.22 СП 52-101-2003, где сказано "В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее. 15d и 200мм". При обычном армировании диаметр горизонтальных стержней стен скорее всего не более 12мм, следовательно длину заводки этих стержней в тело колонны следует принимать 200мм.

Как армировать монолитные стены из бетона?

Бетон является самым востребованным в мире строительным материалом. Его используют при строительстве фундаментов, стен частных и многоэтажных жилых домов, мостов и тоннелей, дамб и дорог. Однако зачастую применяется не бетон, а железобетон – при строительстве используется армирующий материал разного вида. В данной статье подробно разберем зачем, как и когда необходимо выполнять армирование монолитных стен из бетона.

Зачем армировать бетонные стены: преимущества и недостатки

Бетон – высокопрочный материал, способный выдерживать огромные нагрузки без вреда для себя. Для чего же его ещё и армировать? Ответ прост. Данный материал переносит нагрузки на сжатие, не деформируясь и не растрескиваясь. Однако любые другие нагрузки, например, изгиб или растяжение, для бетона могут оказаться критическими. Возведенные из него стены покрываются сетью трещин, деформируются и даже рассыпаются. Конечно, это недопустимо при строительстве объектов, которые должны прослужить многие десятилетия.

Поэтому перед заливкой бетона в опалубку будущей стены, в неё предварительно устанавливают арматуру или арматурный каркас. Данное решение имеет множество достоинств:

повышение прочности материала, способность выдерживать все виды нагрузок;
возможность строительства сложных архитектурных деталей, вроде полукруглых ступеней или эркеров;
отсутствие трещин;
повышение срока службы бетонных построек;
устойчивость к пучению почвы.

То есть, качественно и правильно выполненное по технологии армирование, позволяет вывести бетон на новый уровень, избавив от недостатков и наделив дополнительными преимуществами для строительства стен и других конструкций.

Пример монолитного здания нестандартной формы, построенного из композиции бетона и арматуры.

Однако тут есть и недостатки, правда, их немного. В первую очередь это повышение стоимости строительства. Стоит материал для армирования стен недешево, поэтому нужно заранее провести расчет и составить смету, прежде чем приступать к закупке материала и начинать строительство. Кроме того, повышаются затраты времени на подготовку к заливке. Тут всё зависит от выбора способа армирования бетона – приходится ли вносить специальные добавки в смесь, собирать каркас или же выполнять другие подготовительные работы, требующие наличие определенного навыка, а иногда и дорогостоящих инструментов.

Способы армирования монолитных стен

Следующий важный вопрос, связанный с армированием стен – выбор подходящего материала. Хотя обычно на ум приходят классические прутки из железа, сегодня в строительстве широко используются многочисленные аналоги. Изучить следует все варианты, чтобы лучше вникнуть в тему.

Способов армирования стен существует три:

Монолитное.
Сеточное.
Волоконное (дисперсное).

Каждый из них следует поподробнее разобрать, чтобы узнать способ и сферу применения.

Монолитное

Монолитное армирование является самым распространенным. Это те самые прутки, о которых говорилось выше. Используется при возведении практически всех видов бетонных построек, включая стены. Из стальной либо композитной арматуры собирается каркас, который помещается в опалубку и заливается бетонной смесью.

Следует отметить, что желательно для сборки каркаса пользоваться не сваркой, повреждающей прутья, а специальным оборудованием и вязальной проволокой. Такой подход позволяет, получить прочный каркас не повреждая арматуру. Для небольших объемов работ рекомендуется использовать крючок для вязки арматуры. Если же предстоит выполнить тысячи вязальных соединений, то лучше подойдет специальный пистолет, особенно для мало опытных строителей.

Сами прутки бывают разного размера, и могут иметь как гладкую, так и ребристую поверхность. Конечно, это влияет на эксплуатационные качества арматуры, поэтому подходить к выбору следует ответственно.

Сеточное

Следующий вариант – сеточное армирование. Тут тонкая проволока соединена в карты. Толщина проволоки и размер ячеек может различаться, поэтому есть возможность выбрать наиболее подходящий материал. Подходит, если нужно выполнить армирование бетонной стяжки, усилить отверстие в бетонной стене или же отремонтировать небольшой участок монолита, к примеру, цокольного этажа. Встречаются как классические стальные сетки, так и композитные, полимерные. Стальные являются наиболее прочными и дешевыми, но при этом они боятся коррозии. Композитные – самые дорогие, зато объединяют в себе прочность и устойчивость перед влагой.

Волоконное

Наконец, третий вариант армирования – волоконное. Оно заметно отличается от способов описанных выше. Тут используется дисперсное армирование. В готовый раствор, вводится фибра – мелкое волокно, напоминающее что-то среднее между нитками и пухом. Получившийся бетон лучше противостоит не только растяжению и изгибу, но и истиранию, ударам.

Разновидности фибры для армирования бетона.

Данный вид армирования используют, если нужно повысить прочность тонкого слоя бетона. Но также он находит применение, если нужно дополнительно укрепить конструкцию, на которую приходится механическая нагрузка. Относится это к проблемным участкам, таким, как лестницы в многоэтажных домах. Чтобы повысить прочность ответственного объекта, используют не только монолитное, но и волоконное армирование.

Технология выполнения армирования

От выбранного материала зависит и технология использования. Проще всего дело обстоит с волоконным армированием. Фибру добавляют в бетон и тщательно перемешивают. Когда она распределится по всему объему раствора, его заливают в соответствующие формы и дожидаются застывания – никаких дополнительных или подготовительных работ выполнять не нужно. Иногда, для усиления ответственных конструкций, фибру комбинируют с арматурой.

На видео ниже, пример того какую нагрузку способен выдержать бетон армированный только металлической фиброй.

Сеточное армирование самый простой в исполнении способ армирования. Готовые сетки соединяются между собой в единый каркас, который обставляется опалубкой и заливается бетоном.

Иначе обстоит дело с классической арматурой. Как уже говорилось выше, её могут укладывать в опалубку или собирать из неё каркас будущей стены – всё зависит от конкретного вида строительства. Чаще всего сначала собирается стальной каркас, затем устанавливается опалубка, в которую заливают бетонную смесь. Данный способ армирования монолитных стен является самым популярным, именно его разберем подробнее.

Пример выполнения армирования монолитной бетонной стены стальной арматурой: фото, чертежи и схемы

Для того чтобы подробнее изучить технологию, рассмотрим на примере, как правильно выполняется армирование монолитной стены толщиной 25 см. В качестве основных прутов используются арматура класса А500С диаметром 12 мм, размер ячейки основной сетки 200х200 мм. Для конструктивных элементов используем арматуру класса А1. Вязку арматуры выполняют крючком, используем вязальную проволоку толщиной 1,2 мм.

Следует запомнить, что минимальный процент армирования стен равен 0.1 % от площади поперечного её сечения, а максимальная площадь рабочей продольной арматуры равна 5 %. От процента армирования зависит и расход арматуры на 1 м3 бетона.

Как уже говорилось выше, каркас собирают либо до установки опалубки либо после. В нашем примере усиления бетонных стен лифтовых шахт, удобнее всего с начало выставить внутренние ядра, а затем вокруг них собрать каркас.

Перед тем как начинать выполнять армирование следует почистить от бетона выпуска арматуры и выровнять из по вертикали.

Процесс вязки основной сетки, начинается с монтажа вертикальных прутов, затем к ним с шагом 20 см привязываются горизонтальный. Размер нахлеста арматуры в стене согласно чертежу 40 диаметров арматуры, для 12 мм, это 48 см, больше можно меньше нет. Стыковку горизонтальных прутов необходимо выполнять в шахматном порядке.

После того как связали 2 слоя основной сетки, выполняем усиление углов стен согласно схеме приведенной ниже.

Чертеж по выполнению армирования угла монолитной стены.

С низу на фото финальный вид выполненного армирования угла бетонной стены.

Важно чтобы арматура от края проема заходила в стенку на 40 диаметров прута, для 16 мм, это 64 см.

Чертеж по выполнению армированию дверного проема в монолитной стене.

Принцип усиления отверстия такой же как и у дверей. Просто в данном чертеже отверстие находится у края стенки, что не позволяет запустить 16 арматуру на 64 см. Поэтому её запускают на 37 см по бокам, а 27 см делают загиб, внутрь другой стенки. Как это выглядит смотрите на фото ниже.

Схема для выполнения армирования отверстий в стенах из бетона.

Финишный вид выполненного армирования отверстия.

На собранный каркас устанавливают фиксаторы защитного слоя для арматуры, после монтируется опалубка и заливается бетон.

Как видите, армирование бетонных стен является не таким простым процессом, существуют свои особенности и нюансы. Важно изучить вопрос подробно и глубоко, чтобы избежать ошибок в процессе армирования, которые могут сказаться на монолитной конструкции в будущем. Напоследок порекомендуем видео материал по теме, где арматурщик с опытом рассказывает и показывает особенности армирования железобетонных стен.

Если у вас, после изучения статьи, все же остались вопросы, задавайте их в комментариях, мы обязательно вам поможем.

Технология армирования бетона

Благодаря своим свойствам и характеристикам, железобетон позволяет, строить многоэтажные дома, промышленные здания, склады, технологические объекты различной формы. Армирование бетона позволяет укрепить его структуру, и сделать ее более устойчивой к большим нагрузкам.

Для чего нужно армировать бетон

Разница между армированным бетоном и простым в его прочностных характеристиках. Материал хорошо переносит нагрузку на сжатие, но не способен без дополнительного усиления противостоять нагрузкам на растяжение и изгиб. Для этого бетон армируют другим материалом, у которого показатель прочности выше. Применяют данную технологию в монолитном строительстве при возведении оснований, стен, колонн, лестниц, перекрытий и других железобетонных конструкций.

Преимущества и недостатки

Технология армирования бетона имеет ряд неоспоримых преимуществ:

повышение устойчивости к механическим нагрузкам, прочности;
увеличивается показатель жесткости;
устойчивость к сильному нагреванию, температурным перепадам, замерзанию;
снижение риска образования трещин в бетонном изделии при усадке;
равномерное распределение нагрузки по всей площади фундамента;
увеличение долговечности бетонной конструкции.

Недостатков у данной технологии всего один, это значительное увеличение стоимость строительных работ.

Способы и материалы для армирования бетона

Есть 3 вида усиления бетонных изделий, которые активно применяются в строительстве, они имеют свои особенности и преимущества. Самый применяемый способ, это укрепление бетона арматурой.

Стержневое армирование

Первый вариант выполнения стержневого армирования бетона ненапряженный. Представляет собой композицию стеклопластиковых или стальных стержней периодического и гладкого профиля, соединённых между собой с помощью проволоки или сварки, в единый металлический каркас. Он помещается в опалубку и заливается бетоном, в результате получается железобетонная конструкция.

Арматура в бетоне придает ему способность выдерживать механические нагрузки на скручивание, растяжение и изгиб. Благодаря этому появилась возможность строительства высотных зданий разнообразных форм.

Монолитный дом построенный из бетона и арматуры.

Второй способ предварительно напряжённое армирование. Это когда перед укладкой бетонной смеси, трос или стальную арматуру с высоким показателем прочности на растяжение, натягивают специальными устройствами. После того как бетон наберет необходимую прочность устройства отсоединяют, и арматура либо трос передают силу предварительного натяжения бетону.

Железобетонные элементы, изготовленные по данной технологии, обладают меньшим прогибом и повышенным показателем трещиностойкости, что дает возможность перекрывать пролеты большой длины при одинаковом сечении с ненапряженными конструкциями.

Дисперсное

Данная технология подразумевает добавление в жидкий бетон мелкодисперсных волокон. Для их изготовления используют материалы: сталь, базальт, полипропилен, стекло.

Чаще всего фибру применяют при армировании стяжек. Ее добавление улучшает структуру бетона, и он становится прочнее, это способствует:

При дисперсном армировании бетона металлической фиброй, процент появления усадочных трещин уменьшается на 20-25%, а полимерной на 60-90%, когда при армировании металлической сеткой этот показатель равен 6%.

Сеточное

Для армирования используют готовые сетки из стали, композитов или полимеров. Размер ячейки, как и диаметр используемой арматуры, может существенно отличаться, в зависимости от типа бетонной конструкции. Самые ходовые размеры ячейки варьируют в пределах от 50-200 мм.

Металлические сетки бывают 2 видов.

Тяжелые. Изготавливаются из арматуры диаметром от 6 до 40 мм. Стандартные размеры: ширина 650 – 3050 мм, длина до 9000 мм. По согласованию с производителем допускается изготовление сеток и большего размера.
Легкие. Могут транспортироваться в рулонах, изготавливают из стальных прутов от 3 до 10 мм.

Главное преимущество использования сеток, это то, что не надо самостоятельно размечать, связывать или сваривать арматуру, достаточно ее разложить и соединить между собой по чертежу.

Пример применения металлической сетки тяжелого типа для армирования ростверка.

Но есть существенный минус. При монтаже тяжелых сеток требуется задействовать тяжелую технику, чаще всего это автокран.

Нормы и требования к армированию бетона

Для получения максимально прочного, долговечного, устойчивого к большим нагрузкам железобетона, были разработаны определенные требования, которых важно придерживаться.

Для выполнения поперечного или продольное армирование, без предварительного напряжения, нужно использовать арматуру класса А500С, А600 или А400, для сварных сеток и каркасов, классов В500 и Вр500. Второстепенное поперечное усиление может быть изготовлено на основе стержневой горячекатаной гладкой арматуры класса А240.
Для усиления предварительно напряженных элементов использовать: горячекатаную, термомеханически упрочненную арматуру периодического профиля классов А600, А800 и А1000; холоднодеформированную Вр1200 и Вр1600; канатную 7-проволочную К1400, К1500, К1600, К1700. напрямую зависит от типа конструкции и нагрузки, которой она должна противостоять, так этот показатель может быть как 20 кг, так и 300 кг.
Соблюдение защитного слоя бетона для арматуры. Не менее диаметра арматуры, и не менее 1 см.
Если арматура уже использовалась, ее нельзя применять повторно для создания основного усиливающего каркаса.

Отдельное внимание нужно уделить тому, как соединять металлические пруты между собой в единую армирующую конструкцию. Доступные варианты – сварка или вязка арматуры с помощью вязальной проволоки. Рекомендуется второй способ, так как металл при вязке, не нагревается и сохраняет свои первоначальные свойства.

Применения технологии армирования бетона в строительстве

Конструкции из железобетона применяются в различных направлениях строительства. В этой сфере можно выделить несколько наиболее популярных вариантов применения технологии армирования, которая является обязательной.

Ленточный фундамент

Армирующий каркас имеет форму прямоугольной ленты из 4-16 стальных продольных прутов периодического профиля, соединенных между собой поперечными элементами, кусочками арматуры или хомутами (количество необходимой арматуры зависит от размера основания). Все части каркаса соединяются между собой в единое целое сваркой или вязкой. Затем его выравнивают в опалубке, и заливают бетоном.

Если неправильно выполнить армирование ленточного фундамента, тогда он не сможет противостоять действующим на него нагрузкам, и с годами на нем и стенах дома могут появиться трещины.

Стяжка пола

Чаще всего для армирования стяжки используют металлические сетки, или изготовленные из композитной арматуры. Данный способ подходит больше при самостоятельном выполнении работ. Если использовать фибру из стали или стекловолокна, тогда лучше заказать готовый бетон, так как самостоятельно качественно его замешать очень сложно.

Усиленная стяжка более стойкая к появлению трещин при температурных перепадах, механических воздействиях, что существенно увеличивает ее срок службы.

Возведение колонн

При армировании колонн основные стержни располагаются вертикально, их количество зависит от формы и размера колонны. Соединяются они между собой в единый каркас с помощью горизонтальных поперечных элементов в виде хомутов.

Совместная работа арматуры с бетоном увеличивают показатели несущей способности колонны где-то на 25 %. Так например 3 метровая колонна 30 на 30 см, армированная 4 прутами диаметром 16 мм, способна выдержать нагрузку около 135 тонн.

Плитный фундамент

Армированный плитный фундамент, представляет каркас из 2 слоев сетки, которые соединены между собой пространственными каркасами. По краям сетки соединяются между собой «П» образным элементами. Основная часть арматурного усиления расположена на нижнем слое сетки, так как основная нагрузка приходится на нее.

Арматурный каркас плитного фундамента под 10-ти этажный дом.

Монолитный плитный фундамент обладает хорошей несущей способностью, благодаря своей форме, в виде цельной железобетонной подушки, он позволяет возводить здания различной формы на сложных грунтах.

Советы от специалистов

Для качественного армирования бетона арматурой и сеткой, рекомендуется придерживаться советов профессионалов в данной области.

Перед началом сборки металлической сетки или армирующего пояса для усиления фундамента, несущих колонн, балок, нужно осмотреть арматуру на наличие повреждений.
Осмотреть поверхность металлических прутьев на наличие, которая могла бы нарушить структуру металла и уменьшить диаметр стержня. Легкий налет ржавчины, не являются критичными, щелочь, содержащаяся в бетоне, ее разъедает.
Металлический каркас должен находиться на высоте минимум 7 см от почвы (дна ямы). Для этого рекомендуется устанавливать пластиковые фиксаторы для арматуры.
Соблюдение радиуса загиба арматуры. Согнутые под меньшим углом пруты теряют свои первоначальные прочностные свойства, и не могут использоваться в качестве основного армирования.
Элементы усиливающего каркаса, которые являются несущими (они будут принимать на себя самую большую нагрузку), изготавливаются из металлических прутов с ребристыми поверхностями. За счет периодического профиля обеспечивается лучшее сцепление арматуры с бетоном. Поэтому такая форма профиля арматуры в бетоне является предпочтительной при армировании.
При воздействии на железобетонную конструкцию влаги в процессе эксплуатации, чаще всего это фундаменты. Для защиты арматуры от образования ржавчины, рекомендуется добавить в бетонный раствор специальные гидроизоляционные добавки.

Армирование бетона будет эффективным только в том случае, если правильно выбрать материал для сборки усиливающего каркаса, грамотно соединить между собой элементы конструкции. За счет этого значительно увеличится долговечность бетонного изделия, его устойчивость к воздействию факторов окружающей среды, нагрузке от сезонного движения почвы, массы постройки.

Армирование монолитных конструкций

Для начала немного истории. Изобретение железобетона началось с открытия цемента. Первый цемент был получен в 1796 году англичанином по фамилии Паркер. Цемент был получен путем обжига глины и известкового камня. Полученные смеси на основе цемента с добавлением песка и щебня применялись в строительстве для устройства перегородок, малопролетных балок. Материал получился высокопрочным на сжатие, огнестойким, достаточно дешевым. Применение его было ограниченно низкой прочностью материала на разрыв.

Некоторые принципиально похожие на современный железобетон конструкции применялись даже в 1802 году при строительстве Царскосельского дворца в г. Царское село, пригороде Санкт-Петербурга. Тогда были использованы металлические стержни совместно с вяжущим веществом - известковым тестом для устройства перекрытий дворца.

Однако до совмещения бетона и арматуры было еще далеко. Как ни странно предложения по устройству конструкций из бетона, пронизанного металлическими стержнями поступавшие от строителей: в 1854 году английский штукатур Вильям Вилкинсон получил патент на использование железобетона и даже возвел из него небольшой домик, а в 1861 году независимо от него француз Куанье издал брошюру «Применение бетона в строительном искусстве» в которой описывал применение металлических стержней совместно с бетоном, не получили никакого распространения и массового применения.

А вот честь открытия железобетона почему-то принадлежит садовнику Жозефу Монье. Он изготавливал из цементобетона декоративные кадки для садовых деревьев, когда они трескались от прорастающих корней решил скрепить из железными обручами, а чтобы не портить внешний вид обручи снова обмазал пескобетоном. Получилась очень удачная конструкция, Монье как весьма предприимчивый человек начал думать над применением данной системы, разработал и построил мост, запатентовал железобетонные балки и в конце концов в 1880 году получил общий патент на применение железобетона. Не будучи строителем он не мог правильно оценить взаимодействие и совместную работу металла и бетона, в частности он рекомендовал располагать армирующие сетки по центру конструкции.

Но тут уже в дело вступили профессиональные строители усовершенствовавшие технологию, рассчитавшие и правильно расположившие армирующие сетки в бетоне. Не могу здесь не упомянуть немецкого инженера Гюстава Вайса, который выкупил патент Монье, произвел исследования конструкций соединяющих железо и бетон и в 1887 году перенес арматуру из середины бетонной плиты в ее нижнюю часть тем самым значительно увеличив ее рабочий пролет и положив начало современному монолитному строительству.

Итак, к чему же пришло современное представление о железобетоне. Здесь я расскажу о том как правильно в соответствии с нормами современного строительства произвести армирование конструкции и как проверить правильность выполнения этих работ если вы являетесь Заказчиком.

Основные направления применения монолитных конструкций - это различные виды балок. Да, и перекрытие - тоже технически балка, просто широкая и тонкая. Рассчитывается данная конструкция в сечении по пролету. Рассмотрим картинку:

Зоны работы свободной балки в пролете Зоны работы свободной балки в пролете

Как видно в продольном сечении есть несколько зон. Верхняя часть белки в пролете - сжимается, нижняя - растягивается. Над опорами все ровно наоборот. Конечно если балка свободная, то есть ее опирание на опоры не защемлено, то растяжение над опорной части незначительно.

Как я писал выше в железобетоне на растяжение работает именно арматура, бетон же славится своей прочностью на сжатие.

На нижнем рисунке указан армирующий стержень который воспринимает нагрузку растяжения в нижней части пролета и не дает конструкции разрушится.

Теперь немного физики на пальцах. Все мы инстинктивно понимаем закон рычага, тот самый рычаг которым Архимед грозился перевернуть землю. Как ломается балка или другая конструкция. Мне почему-то легче представить это в вертикальном положении. Вот есть стержень, например карандаш, нижний конец жестко зажат в тиски, а верхний я начинаю изгибать. Естественно усилие воздействует на ту точку, которая зажата в тиски, чес длиннее карандаш тем легче его сломать, у моего воздействия больший рычаг.

Сопротивляется моему воздействию карандаш сжимая свою часть, направленную в сторону моего воздействия, растягивая противоположную. Рычаг этого сопротивления связан с толщиной этого карандаша. При этом если глянуть вглубь, то внутренние части стержня растягиваются и сжимаются меньше, то есть их вклад в сопротивление меньше.

Если развернуть горизонтально, положить наш карандаш-балку на опоры и начать на него давить картина будет приблизительно та же. Причем стоит отметить что если концы карандаша защемить то он будет выдерживать большую нагрузку ибо в работу включатся верхние части защемленных концов работая на растяжение.

Собственно на пальцах это и есть весь принцип сопромата. Приложили нагрузку - возникла деформация в результате возникло напряжение которое стало сопротивляться нагрузке, пока все в пределах нормы все это упруго, связи между атомами материала не нарушаются, если нагрузка слишком большая деформация становится слишком большой, расстояния между атомами вещества увеличиваются так сильно, что атомные связи разрушаются и все ломается, течет и падает. Задача инженера вовлечь в работу наибольшую часть конструкции обеспечив максимальную реакцию при небольшой деформации.

Теперь к нашему частному домику. Все эти описания наверху я делал для того, чтобы объяснить общие принципы работы армированной конструкции. Поняв эти принципы вы сможете на глаз определить правильно ли выполнено армирование, добавим некоторые способы соединений и собственно все, что вам надо знать.

Читайте также: