Соединение колонны со стеной
Обновлено: 28.04.2024
Опирание колонны на монолитную ж/б стену
Нужна небольшая помощь в моделировании.
Начну снизу: буронабивные сваи d=530мм, опирающиеся на скальный грунт, объединены ростверком 800х800мм, затем идет этаж с техническими помещениями и гаражами на отм.-6,3м, выше офисные помещения на отм.-3,0. Начиная с отметки 0,0 идут девять жилых этажей (каркас: колонны 40х40, ну и диафрагм полно толщиной 200мм). Всё, что ниже нуля (два этажа) - монолитный железобетон. Мне нужно правильно замоделировать опирание (соединение) колонн с монолитной ж/б стеной?!
Насколько я знаю, необходимо вводить в модель жесткие вставки, т.к. у меня будут идти выпуски со стен в колонны. Как это сделать и на какую величину будут сами жесткие вставки? Если можно объяснить наглядно, - был бы вам очень признателен за это.
Если говорить методом КЭ, то сверху стержень, опирающийся стену из пластинчатых КЭ.
Не хочется просто вести этот стержень через стены двух этажей до ростверка, т.к. арматура колонны будет начинаться с отм.0,000, т.е. где кончаются стены.
В прикрепленном файле, собственно, рабочий файл Лиры, который еще в работе.
Дом мечты. Возведение колонн и стен
Строительство archie начал с исправления прошлогодних ошибок. Гараж получился маленьким, поэтому он начал с его удлинения. Для этого снесли прошлогоднюю кладку, откопали яму для фундамента, заармировали, утеплили и по бокам проёма вывели колонны.
Перед началом строительного сезона 2010 года в феврале archie закупил 4 фуры керамоблоков из Самары по «зимней цене», советовали брать, потому что весной будет дороже. В результате пришлось решать много проблем
- Таджиков для уборки снега;
- Трактора для уборки снега.
- Был снесен соседский забор;
- Отдавлены поддоном пальцы на морозе.
Но нет худа без добра. Благодаря этому обстоятельству возведение стен началось 26 марта.
Для своего дома archie приобрёл блоки - КПТН1. По описанию производителя такой блок заменяет по объёму 7,3 обычных кирпича (7,3 NF), а на практике один блок заменяет 6 кирпичей.
Возведение несущих стен
Как было сказано выше, для возведения несущей (черновой) стены archie использовал блоки. Ширина несущей стены составляет 25 см. Через каждые четыре ряда он армировал стенку сеткой с небольшим выпуском для колонн.
Утеплять стены ЭППС-100 и обкладывать облицовочным кирпичом он будет позднее. В качестве облицовки собирается купить немецкий кирпич. Высота у него нестандартная – 71 мм и для соединения с черновой кладкой он будет использовать гибкие связи и дюбеля, прибитые к черновой стене.
Из-за нагромождения кирпича, он решил не ставить межкомнатные перегородки, а весь вес распределить на внешние стены и колонны. Со строительством стен сразу стали заметны результаты многодневной работы, и сразу пришло моральное удовлетворение от сделанной работы. Прогресс на лицо
Распилка блоков
На строительстве своего дома archie пилил керамические блоки болгаркой с алмазным турбодиском по камню. Диаметр пилы 230 мм не достаёт до центра блока, поэтому рабочие сначала пилят блок по периметру, откалывают отпиленную часть, а потом допиливают центральную часть. Один раз для эксперимента был поставлен диск диаметром 350 мм. Во время распилки блоков диск сильно болтается, камни колотятся, по технике безопасности это не допустимо.
Места для машин
Для парковки машин archie предусмотрел несколько вариантов. Прежде всего, у него будет гараж на две машины, под навесом можно расположить ещё 2, и 3 перед гаражом. При этом площадь участка, предназначенная для отдыха, не будет занята машинами.
На форуме «Дом и Дача» ему посоветовали сделать слив в гараже. Из гаража труба уходит вниз. По ней вода самотёком через септик Топас пойдёт в канализационную трубу. Ещё будет сделан вдоль ворот желоб с решёткой и сливом в эту трубу.
Несмотря на критику по поводу гаража в доме, он считает, что как раз наоборот, гараж в доме это очень хорошо, удобно и комфортно.
Совет
Во время прокладки канализационных труб он не рекомендует использовать фитинги с углом 90 градусов. Лучше взять 2 элемента по 45 градусов и тогда всё будет сделано без проблем.
Если вы заливаете бетон и в том месте имеется утеплитель, обязательно его чем-нибудь надёжно зафиксируйте, иначе под воздействием бетона он всплывёт.
Заливка перемычек
Для заливки перемычек archie решил не возиться с ручным замешиванием бетона и заказал 6 кубов (1 миксер) бетона. Три куба сразу использовал для удлинения гаража, а остальное при помощи вёдер рабочие перетаскали. Для это привлёк дополнительную рабочую силу.
Заливать перемычки не сложно. Для этого используется 3 арматуры Д14 направленные вниз и 2 направленные вверх. Хомуты сделаны из прута Д6 через каждые 20 см. Высота у перемычек 15х22 см, всё зависит от кратности кирпича.
Для межэтажной лестницы сделали мощную перемычку – заложили 125-й уголок для соединения каркаса лестницы. Залили в общей сложности 15 перемычек и 8 колонн.
Заливка колон
Заливать колонны гораздо сложнее, чем плиты. Ведь это столб высотой более 3 метров и размерами 25х25 см и поэтому нагрузка на опалубку значительно возрастает. Тяжёлый бетон старается порвать опалубку. Некоторые столбы были усилены их размер 25х55 см.
В прямой стене опалубку колонны сделать легче. Опалубку он стягивал не специальными шпильками и втулками, а обычной проволокой 3,5 мм. Колонну, сделанную в углу, тоже стягивал, при этом проволоку просовывал в щель между блоками внутрь дома.
Внимание
Распирать опалубку надо хорошо. Потому что если сразу не залили бетон, доска высохнет, распоры станут свободными и опалубка может выпучиться на несколько сантиметров (1-2 см).
Во время заливки колон он использовал вибратор. Работал очень осторожно. Опускал быстро один раз на каждый метр колонны. Когда колонны стояли рядом друг с другом, он их заливал поочередно по пол метра каждую для выравнивания давления на кладку между ними.
Размещено участником форума «Дом и Дача» archie
Редактор: Адамов Роман
Настройки для моделирования совместной работы стены и колонны
В программном комплексе САПФИР создаётся объёмная модель здания. После создания объёмной модели, следует этап создания расчётной модели.
В расчётной модели объёмные элементы отдельных конструкций (колонн, стен, плит) должны быть заменены соответствующими конечно-элементными моделями. Колонна или балка заменяется стержнем конечной жёсткости, ось которого проходит через центр тяжести сечения. Плита или стена заменяется пластиной, проходящей через срединную плоскость.
В составе всего здания, отдельные конструкции формируют пространственную несущую систему, в которой они должны соединяться шарнирно или жёстко.
Одним из самых сложных узлов соединений отдельных конструкций, является соединение колонны с монолитной стеной. При монолитном соединении колонны со стеной, соединение отдельных узлов конечных элементов стен и колонн должно быть жёстким.
Если в физической модели центр тяжести колонны и срединная плоскость стены не лежат в одной плоскости, то возможности программы САПФИР позволяют обеспечить совместную работу колонны и стены, за счёт объединения в АЖТ узлов колонны и стены. Для создания АЖТ, модели колонны и стены должны иметь правильные настройки, а также должны быть между собой «пересечены».
Алгоритм действий при моделирования совместной работы колонны и стены:
1 Создать модель колонны и стены в САПФИР;
2 В настройках колонны и стены, установить параметры аналитической модели: Пересекать Осевые и объёмы;
3 Настроить радиус поиска пересечений в элементах так, чтобы сумма радиусов пересечений был равен расстоянию между осью стержня и срединной плоскостью стены;
4 Создать расчётную модель в САПФИР, нажать «Пересечь». Проекция стержня на плоскость стены свидетельствует о пересечении объектов;
5 Выполнить триангуляцию. После триангуляции стержни, пересеченные с пластинами будут разбиты узлами и объединены с узлами пластины АЖТ;
6 Экспортировать в ЛИРА-САПР. В АЖТ объединены пары узлов, находящихся на одном уровне;
Сопряжение плита-колонна
При моделировании стыка плита-колонна в безригельном каркасе следует учитывать количество степеней свободы в узле элемента. Так, стержневой КЭ 10 имеет 6 степеней свободы в узле (X, Y, Z, uX, uY, uZ). Элемент оболочка имеет 5 степеней свободы в узле (X, Y, Z, uX, uY).
Изгибающий момент в стержне вне зависимости от размеров сетки, передается на плиту как момент, сосредоточенный в узле сетки (сосредоточенность момента вытекает из одномерности стержневого элемента). С другой стороны, плита под действием сосредоточенного изгибающего момента получает бесконечный угол поворота в плоскости действия момента в месте его приложения, а точнее, в выражении для угла поворота возникает особенность логарифмического типа. Таким образом, плита не оказывает сопротивления на сосредоточенный поворот, а значит, и не защемляет элементов каркаса.А.В.Перельмутер, В.И.Сливкер «РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ СООРУЖЕНИЙ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ АНАЛИЗА»
Таким образом, сгущение сетки КЭ плиты вокруг колонны приводит к снижению изгибающего момента в колонне
Для того, чтобы корректно описать узел сопряжения плиты перекрытия и колонны, следует рассмотреть конструктивное решение в месте примыкания колонны.
Элементы плиты, попадающие в поперечное сечение колонны, могут рассматриваться как абсолютно жесткое тело, не меняющее своих размеров при любых изменениях сетки КЭ плиты.
Этого можно добиться следующим путем:
а) моделирование колонны объемными конечными элементами;
б) моделирование колонны стержнем и введение фиктивных элементов большой жесткости по контуру колонны;
в) моделирование колонны стержнем с использованием АЖТ (абсолютно жесткого тела) по размеру поперечного сечения колонны.
Как видно по рис. ниже изгибающий момент в плите одинаков (близок) для всех вариантов
А изгибающий момент в колонне не зависит от крупности КЭ плиты
Создание АЖТ выполняется при помощи отметки на схеме соответствующих узлов и присвоения одному из них статуса ведущего узла
В чем разница между шарнирным опиранием и жестким защемлением
Для многих начинающих проектировщиков основной проблемой является выбор расчетной схемы: где должны быть шарниры, а где – жесткие узлы? Как понять, что выгодней, и как разобраться, что вообще нужно в конкретном узле конструкции? Это очень обширный вопрос, надеюсь, данная статья немного внесет ясности в столь многогранный вопрос.
Что такое узлы опирания и обозначение этих узлов на схемах
Начнем с самой сути. Каждая конструкция должна иметь опору – как минимум она не должна упасть с высоты, на которой ей положено находиться. Но если копнуть глубже, для надежной работы элемента, нам мало запретить ему падать.
Как может сместиться любой элемент в пространстве? Во-первых, это может быть перемещение по одной из трех плоскостей – по вертикали (ось Z), по горизонтали (оси Х и У). Во-вторых, это может быть поворот элемента в узле вокруг тех же трех осей.
Таким образом, мы имеем целых шесть возможных перемещений (а если учесть еще и направление плюс-минус, то их не шесть, а двенадцать), которые еще называют степенями свободы – и это очень наглядное название. Если конструкция висит в воздухе (нереальная ситуация), то она полностью свободна, ничем не ограничена. Если в каком-то месте под ней появляется опора, не дающая перемещаться по вертикали, значит одна из степеней свободы у элемента в месте опоры ограничена по оси Z. Примером такого ограничения является свободное опирание металлической балки на гладкой, допускающей скольжение поверхности – она не упадет за счет опоры, но может при определенном усилии сдвинуться по оси Х и У, либо повернуться вокруг любой оси. Забегая вперед, уточним важный момент: если у элемента в узле не ограничен поворот, этот узел является шарнирным. Так вот, такой простейший шарнир с ограничением только по одной оси обозначается обычно следующим образом:
Расшифровать такое обозначение просто: кружочки означают наличие шарнира (т.е. отсутствие запрета поворота элемента в этой точке), палочка – запрет перемещения в одном направлении (обычно из схемы сразу становится понятно – в каком именно – в данном случае запрет по вертикали). Горизонталь со штриховкой условно обозначает наличие опоры.
Следующий вариант ограничения степеней свободы – это запрет перемещения в направлении двух осей. Для той же металлической балки это могут быть оси Z и Х, а по У она может переместиться при приложении к ней усилия; повороты ее, как видно, тоже ничем не ограничены.
Как вообще представить отсутствие ограничения поворотов? Если эту балку попытаться закрутить вокруг собственной оси (допустим, опереть на нее перекрытие только с одной стороны – тогда под весом перекрытия балка начнет крутиться), то ничто не помешает этому кручению, балка по всей длине начнет опрокидываться под действием крутящей силы. Точно также если в центре балки приложить вертикальную нагрузку, балка изогнется и в местах опирания свободно повернется вокруг оси У (слева – по часовой стрелке, справа – против). Вот это мы и понимаем как шарнир.
Хочется сразу оговориться, что в строительстве идеальных шарниров и защемлений не бывает. Всегда есть какая-то условность. Допустим, мы игнорируем силу трения и считаем, что по оси У перемещение балки ничем не ограничено. С опытом обычно приходит способность видеть, жесткий или шарнирный перед нами узел. А еще очень важно научиться избегать неполного защемления (когда при небольших усилиях поворота конструкции нет, а при возрастании воздействующей силы опора не выдерживает, и поворот происходит). Такие ситуации провоцируют непрогнозируемое поведение конструкции – ее считали на одну расчетную схему, а работать приходится по другой.Допустим, есть жесткий узел опирания балки в раме, который обеспечен путем приварки балки к колонне. Но сварной узел рассчитан неверно и шов не выдерживает приложенного усилия и разрушается. Балка продолжает опираться на колонну, но уже может повернуться на опоре. При этом кардинально меняется эпюра изгибающих моментов: на опорах моменты стремятся к нулю, зато пролетный момент возрастает. А балка была рассчитана на защемление и не готова к восприятию возросшего момента. Так и происходит разрушение. Поэтому жесткие узлы всегда должны быть рассчитаны на максимально возможную нагрузку.
Такой шарнир обозначается следующим образом.
Слева и справа обозначения равноценны. Справа оно более наглядное: 1 – горизонтальный стержень ограничен в узле в перемещении по вертикали (вертикальная палочка с кружочками на концах) и по горизонтали (горизонтальная палочка с кружочками на концах); 2 – вертикальный стержень также ограничен в узле в перемещении по вертикали и по горизонтали. Слева также очень распространенное обозначение точно такого же шарнира, только палочки расположены в виде треугольника, но то, что их две, означает, что ограничение перемещений идет по двум осям – вдоль оси элемента и перпендикулярно его оси. Особо ленивые товарищи могут вообще не рисовать кружочки, и обозначать такой шарнир просто треугольником – такое тоже встречается.
Теперь рассмотрим, что же означает классическое обозначение шарнирно опирающейся балки.
Это балка, имеющая две опоры, а в левой еще и ограниченная в перемещении по горизонтали (если бы этого не было, система не была бы устойчивой – есть такое условие в сопромате – у стержня должно быть три ограничения перемещений, в нашем случае два ограничения по Z и одно по Х). Конструктор должен продумать, как обеспечить соответствие опирания балки расчетной схеме – об этом никогда нельзя забывать.
И последний случай для плоской задачи – это ограничение трех степеней свободы – двух перемещений и поворота. Выше было сказано, что для любого элемента степеней свободы шесть (или двенадцать), но это для трехмерной модели. Мы же обычно в расчете рассматриваем плоскую задачу. И вот мы пришли к ограничению поворота – это классическое понятие жесткого узла или защемления – когда в точке опирания элемент не может ни сдвинуться, ни повернуться. Примером такого узла может служить узел заделки сборной железобетонной колонны в стакан – она настолько глубоко замоноличена, что возможности как сместиться, таки и повернуться у нее нет.
Глубина заделки у такой колонны строго расчетная, но даже по виду мы не можем представить, что колонна на рисунке слева сможет повернуться в стакане. А вот правая колонна – запросто, это явный шарнир, и так конструировать защемление недопустимо. Хотя и там, и там колонна погружена в стакан и паз заполнен бетоном.
Больше вариантов защемления будет по ходу статьи. Сейчас разберемся с обозначением защемления. Оно классическое, и особого разнообразие в отличии от шарниров здесь не наблюдается.
Слева показан горизонтальный элемент, защемленный на опоре, справа – вертикальный.
И напоследок – о шарнирных и жестких узлах в рамах. Если узел соединения балки с колонной жесткий, то он показывается либо без условных обозначений вообще, либо с закрашенным треугольничком в углу (как на верхних двух рисунках). Если же балка опирается на колонны шарнирно, на концах балки рисуются кружочки (как на нижнем рисунке).
Как законструировать шарнирный или жесткий узел
Опирание плит, балок, перемычек.
Первое, что следует запомнить при конструировании узлов – зачастую шарнир от защемления отличает глубина опирания.
Если плита, перемычка или балка опирается на глубину, равную или меньшую высоте сечения, и при этом не выполнено никаких дополнительных мероприятий (приварка к закладным элементам, препятствующая повороту и т.п.), то это всегда чистый шарнир. Для металлических балок считается шарнирным опирание на 250 мм.
Если опирание больше двух – двух с половиной высот сечения элемента, то такое опирание можно считать защемлением. Но здесь есть нюансы.
Во-первых, элемент должен быть пригружен сверху (кладкой, например), причем веса этого пригруза должно быть достаточно, чтобы воспринять усилие в элементе на опоре.
Во-вторых, возможно другое решение, когда поворот элемента ограничивается путем приварки к закладным деталям. И здесь нужно четко разбираться в особенностях конструирования жестких узлов. Если балка или приварена внизу (такое часто встречается и в металлоконструкциях, и в сборном железобетоне – к закладным в опоре привариваются закладные в балке или плите), то это никак не мешает ей повернуться на опоре – это лишь препятствует горизонтальному перемещению элемента, об этом мы говорили выше. А вот если верхняя часть балки надежно заанкерена сваркой на опоре (это либо рамные узлы в металле, либо ванная сварка верхних выпусков арматуры в сборных ригелях – в жестких узлах каркаса, либо сварка закладных элементов в узлах опирания балконных плит, которые обязательно должны быть защемлены, т.к. они консольны), то это уже жесткий узел, т.к. явно препятствует повороту на опоре.
На рисунке ниже выбраны шарнирные и жесткие узлы из типовых серий (серия 2.440-1, 2.140-1 вып. 1, 2.130-1 вып. 9). По ним наглядно видно, что в шарнирном узле крепление идет внизу балки или плиты, а в жестком – вверху. Уточнение: в узле опирания плиты анкер не дает жеского узла, это гибкий элемент, который лишь препятствует горизонтальному смещению перекрытия.
Но законструировать узел правильно – это полдела. Нужно еще сделать расчет всех элементов узла, выдержат ли они максимальное усилие, передаваемое от элемента. Здесь нужно рассчитать и закладные детали, и сварные швы, и проверить кладку в случае, если пригруз от нее учитывается при конструировании.
Соединение колонн с фундаментами.
При опирании металлических колонн определяющим фактором является количество болтов и то, как законструирована база колонны. О металле здесь я распространяться не буду, т.к. это не мой профиль. Напишу только, что если в фундаменте для крепления колонны лишь два болта, то это стопроцентный шарнир. Также если стойка приваривается к закладной детали фундамента через пластину, это тоже шарнир. Остальные случаи подробно приведены в литературе, есть узлы в типовых сериях – в общем, информации много, здесь запутаться сложно.
Для сборных железобетонных колонн используется их жесткая заделка в стакан фундамента (об этом речь шла выше). Если вы откроете «Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений», там вы сможете найти расчет всех элементов этого жесткого узла и принципы его конструирования.
При шарнирном узле колонна (столб) просто опирается на фундамент безо всяких дополнительных мероприятий или заделана в неглубокий стакан.
Соединение монолитных конструкций.
В монолитных конструкциях жесткий узел или шарнир всегда определяется наличием правильно заанкеренной арматуры.
Если на опоре арматура плиты или балки не заведена в конструкцию опоры на величину анкеровки или даже нахлестки, то такой узел считается шарнирным.
Так на рисунке ниже показаны варианты опирания монолитных плит из Руководства по конструированию ЖБК. Рисунок (а) и (б) – это жесткое соединение плиты с опорой: в первом случае верхняя арматура плиты заводится в балку на длину анкеровки; во втором – плита защемляется в стене также на величину анкеровки рабочей арматуры. Рисунок (в) и (г) – это шарнирное опирание плиты на балку и на стену, здесь арматура заведена на опору на минимально допустимую глубину опирания.
Рамные узлы соединения монолитных ригелей и колонн в железобетоне выглядят еще серьезней, чем опирание плит на балки. Здесь верхняя арматура ригеля заводится в колонну на величину одной и двух длин анкеровки (половина стержней заводится на одну длину, половина – на две).
Если в узле железобетонного каркаса арматура и балки, и колонны проходит насквозь и дальше идет больше чем на длину анкеровки (например, какой-то средний узел), то такой узел считается жестким.
Чтобы соединение колонн с фундаментом было жестким, из фундаментов должны быть сделаны выпуски достаточной длины (не менее величины нахлестки, подробнее – в Руководстве по конструированию), и эти же выпуски должны быть заведены в фундамент на длину анкеровки.
Аналогично в свайном ростверке – если длина выпусков из сваи меньше, чем длина анкеровки, соединение ростверка со сваей жестким считаться не может. Для шарнирного соединения длину выпусков оставляют 150-200 мм, больше не желательно, т.к. это будет пограничное состояние между шарниром и жестким узлом – а ведь расчет делался как для чистого шарнира.
Если нет места для того, чтобы разместить арматуру на длину анкеровки, проводят дополнительные мероприятия – приварку шайб, пластин и т.п. Но такой элемент должен быть обязательно рассчитан на выкалывание (что-то вроде расчета анкеров закладных деталей, его можно найти в Пособии по проектированию ЖБК).
Армирование колонн. Пояснение к важным пунктам "Руководства по конструированию"
Все, что касается конструирования колонн, изложено в «Руководстве по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» – пункты 3.59 – 3.72, также важная информация содержится в пунктах 3.73 – 3.90 (их мы разбирать в этой статье не будем).
В данной статье я хочу дать пояснения к важным пунктам руководства, возможно, это поможет вам подойти к конструированию более осознанно.
Итак, начнем разбор.
Пункт 3.60. О гибкости колонн.
Обратите внимание на этот пункт и всегда проверяйте гибкость колонны. Здесь l₀ - это рабочая высота колонны, она принимается согласно указаниям "Пособия по проектированию железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры", r - радиус инерции сечения, h - высота сечения.
В чем суть этого требования? Чем длиннее колонна, тем больше должно быть ее сечение - это основное условие устойчивости. Слишком тонкая и длинная колонна будет гибкой, и шансов потерять устойчивость у такой колонны намного больше. Условие из п. 3.60 позволяет ограничить соотношение длины колонны и ее сечения (будь это высота сечения или радиус инерции).
Пункт 3.62. О защитном слое бетона.
Требование по защитному слою арматуры - очень важное.
Во-первых, согласно п. 3.4 руководства есть четкое требование по ограничению защитного слоя для рабочей арматуры - не более 50 мм. Какова причина такого ограничения? При большем защитном слое бетон колонны просто начнет растрескиваться, необходимо будет устанавливать дополнительные сетки, а в колоннах это делать совсем не рационально.
Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться.
Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.
Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.
Почему дается ограничение по длине стержня? Коррозия здесь играет очень малую роль. В основном важно удобство укладки арматуры в опалубку. Погрешности при нарезке арматуры тоже бывают, и очень неприятно, когда стержень каркаса не помещается в опалубке. Особенно этот пункт важен для сборных колонн.
Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.
Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения!
Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой.
Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.
Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.
Как найти процент армирования колонны?
Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е. ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2.
Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%
Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.
Очень важно запомнить требования пункта 3.65 и всех желающих сэкономить (а таких будет много на вашем пути) посылать к этому пункту. А для себя еще важно запомнить, что и для монолитных колонн применение двенадцатки крайне сомнительно - разве что в частных двухэтажных домиках - не зря в руководстве используется слово "допускается" (т.е. можно, но хорошо подумай, прежде чем применять).
По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий.
Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров.
Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.
Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.
Обратите внимание на то, что выделено жирным. При конструировании колонн стыковка арматуры без сварки очень часто выливается в немалую проблему, особенно если используется арматура не по ГОСТ 5781-82, а по ДСТУ3760:2006. Дело в том, что у арматуры по ДСТУ просто огромная величина нахлестки. К примеру, для арматуры диаметром 25 мм требуется величина нахлестки 1400 мм. Если располагать нахлестку с разбежкой, как оказано на рисунке 71а (там 50% стержней выводятся на одну величину нахлестки, а вторые 50% - на две величины нахлестки), то получается уже 1400 мм и 2800 мм (почти высота этажа). Представьте себе, какой сумасшедший перерасход арматуры будет, если на каждом этаже выполнять такие стыки. А ведь бывает арматура и больших диаметров.
В случае возникновения такой проблемы всегда рациональней предпочесть стыковку арматуры сваркой с накладками (стыкам арматуры будет посвящен отдельный день в марафоне). Если же стыковать сваркой по какой-то причине не получается (не согласен заказчик, т.к. нет квалифицированных сварщиков и т.д.), то следует обратить внимание на вот эти строки из п. 3.67:
"При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж".
На что еще следует обратить внимание при конструировании стыковки арматуры в колоннах?
1) Если колонна небольшого сечения, и арматура в ней расположена довольно насыщено, нужно проверить, как же эта арматура сможет разместиться в местах нахлестки.
2) Обязательно нужно делать на чертеже схему расположения выпусков арматуры из колонны нижнего этажа - чтобы до бетонирования рабочие установили стержни в нужном положении. А то бывает забетонируют все, начинают устанавливать арматуру следующего этажа, и то стержни некуда ставить, то защитного слоя бетона для выпусков не остается (а для выпусков защитный слой должен быть не меньше, чем для основной арматуры).
3) Нужно указывать в ведомости деталей, что стержни диаметром более 18 мм нужно изгибать с соблюдением радиусов загиба (см. рисунок 1в руководства).
Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.
Очень важный пункт. Пустовать пространство армированного железобетона не должно, поэтому стержни устанавливаем не реже, чем через 400 мм.
Но еще важнее расстояние между стержнями. Никогда не забываем, что в свету между стержнями должен нормально пройти бетон (а это не раствор, в нем камни довольно крупной фракции присутствуют).
Еще важнее помнить, что любой диаметр арматуры (10, 18 или 25 мм) - это номинальный диаметр, который не учитывает выступающих серповидных частей арматуры.
В ГОСТе или ДСТУ на арматуру вы можете найти реальный диаметр арматурного стержня, который будет больше номинального (для арматуры 8 реальный размер 9 мм; для арматуры 25 реальный размер 27 мм). В густоармированных сечениях всегда важно прорисовывать размещение арматуры с учетом реальных диаметров.
Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.
Очень важно не забывать о конструктивной арматуре. Как сказано в этом пункте, конструктивная арматура нужна для предотвращения выпучивания при бетонировании. Вы можете в проекте указать рабочую арматуру по расчету, но будет ли с нее толк, если при бетонировании арматура разъедется и для нее не останется защитного слоя бетона?
Если вы армируете сетками, всегда сверяйтесь с рисунком 72 - все ли дополнительные стержни вы поставили, чтобы каркас был достаточно жестким.
Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).
Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.
Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.
На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции. В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.
Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.
Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.
С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.
Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.
Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по "Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98" и выбирайте худший вариант.
Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.
Требования пункта 3.72 довольно четкие. Круглыми в сечении должны быть спирали, так как при любом отклонении от круга в арматуре будут возникать дополнительные напряжения. Да и навивочную машину, обеспечивающую спираль не круглого сечения вряд ли можно найти.
Еще хочется добавить, что требования к армированию круглых колонн можно использовать при армировании буроинъекционных свай круглого сечения.
Как стыковать арматуру в колоннах
Как и обещала, в этом выпуске я расскажу о стыковке рабочей арматуры в колоннах.
Сначала хочу поговорить о стыковке внахлестку. Если вы выбрали именно этот способ, то нужно всегда помнить, что увязывать расположение арматуры должен проектировщик, а не строители. Если в проекте не будет оговорено положение и форма выпусков арматуры, их отогнут случайным образом или не отогнут вовсе. А после бетонирования колонны гнуть выпуски без нагрева арматуры (а это запрещено нормами) невозможно. В итоге, кое-как торчащая арматура может, во-первых, помешать укладке арматуры балок (если таковые имеются), а во-вторых, и это хуже, помешать нормально установить арматуру выше стоящей колонны.
Как нужно показывать изгибаемый стержень на чертеже? Например, у нас колонна высотой 2900 мм, толщина перекрытия 180 мм, арматура класса А400С диаметром 16 мм, бетон класса В25.
- Чтобы в вышестоящей колонне арматура стала на то же место, что и в нижестоящей (особенно угловая), нужно изогнуть выпуск минимум на 20 мм. Не на 16 мм, обратите внимание! Т.к. 16 мм – это номинальный диаметр, по факту он больше за счет выступов на арматуре. Если гнуть больше, чем на 20мм, с запасом, тогда стержни будет сложно подвязать друг к другу.
- 2920 мм + 160 мм = сумма высоты этажа и толщины перекрытия, в данном случае место гиба стержня находится в толще перекрытия. 1300 мм – это длина нахлестки арматуры для стержня диаметром 16 мм в бетоне класса В25 (в данном случае, это одна длина нахлестки – об проблеме выбора длины нахлестки я писала в прошлом выпуске).
- R=48 – это радиус загиба стержня. Рабочую арматуру строители обязаны гнуть с помощью специальных устройств, без нагрева стержней, обеспечивая при гибке требуемый радиус загиба, который проектировщик должен заказать в проекте. Если на этом не делать ударения в проекте, то строители точно сами инициативу проявлять не будут. Для арматуры класса А400С (А III) минимальный радиус загиба стержней можно узнать из Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (таблица 33): для стержней диаметром меньше 20 мм радиус загиба равен 3d, для диаметра 20 мм и более – 4d, где d – диаметр стержня.
Иногда, особенно при наличии балок перекрытия, необходимо указывать в проекте не только форму стержня, но и положение выпусков – как они должны быть повернуты, чтобы разминуться с верхней арматурой балки. Сейчас объясню на примере. Есть у нас колонна, армируемая 8 стержнями (на рисунке – голубым цветом) и балка с нижней арматурой (желтым) из трех стержней (от колонны до колонны) и верхней арматурой (синим) из трех стержней над колонной – вся арматура диаметром 16 мм. Зеленым показана рабочая арматура колонны следующего этажа.
Теперь посмотрим, что же будет, если мы не дадим информацию с сечения 3-3 на чертеже? Для нижней арматуры ситуация особо не изменится (см. сечение 1-1). Стержни над колонной мы все равно прерываем – их можно подогнуть и развернуть как угодно, лишь бы в бетоне были. А вот верхней арматуре можно чувствительно навредить. Допустим, выпуски не будут развернуты, как следует, и займут место верхней арматуры балки. Куда ей деваться? Разорвать нельзя – это верхняя арматура, ей не хватит длины анкеровки. Отодвинуть от края? Тогда защитный слой для рабочей арматуры будет больше допустимого, да и в углах хомутов арматуры не окажется – плохо.
А если не дать вообще информацию о том, что арматуру колонны нужно гнуть, и как именно нужно гнуть? Тогда «зеленым» стержням колонны следующего этажа вообще деваться некуда будет.
Вывод: очень важно дать в проекте информацию о форме стержней и их положении в пространстве.
Еще желательно указывать о стыковке сварных швов вразбежку – чтобы в сечении было не более 50% сварных швов.
Еще для общего развития советую найти и почитать СТО 02495307-001-2007 «Сварные соединения арматурных стержней в монолитных железобетонных колоннах зданий и сооружений». Я понимаю, что это стандарт организации и ссылаться на него не корректно, но в нем много хороших решений и отличных идей, опробованных на практике, например вот таких:
Колонны. Делаю углы дома.
Как я рассказывал ранее, работа по выкладыванию блока у меня была завершена. Пятнадцать рядов керамзитобетона составляли мой первый этаж.
Блоки ложил я без самих углов, так как по углам у меня планировались колонны.
В южном регионе очень сейсмоопасная зона. При строительстве дома обустраивают монолитный каркас из железобетона. Здесь практически все так строят. Есть конечно люди, которые не делают каркас, у них обычно одноэтажный дом, с деревянным перекрытием.
А сам блок идёт как заполнение пустот в железобетонном каркасе. А я, как вы помните вначале положил блоки как заполнение ж/б каркаса, а потом заливал.
Зимой у нас дуют очень сильные ветра,
Порывы ветра доходят до 50 метров в секунду. Дует так, что крыши у длмов сносит. И в связи с этим, так как у меня не было углов мне через каждые пять рядов кладки надо было заливать колонны.
Я был очень "рад", когда мне об этом сказали. Я хотел заливать всё сразу, по всей высоте, вместе с перекрытием. Но деваться было некуда очень уж не было охота выкладывать стены повторно в случае если они упадут.
Недолго думая я начал делать опалубку для колонн.
Высота пяти рядов кладки 1м.
Из обрезков досок я собрал щиты.
Закрепил к стене с помощью дюбель шурупов.
Затем пришло время вязать арматуру начала вязать арматуру.
У меня предварительно была выпущена арматура из фундамента длинной 60 см, специально для колонн.
Вязал арматурой двенадцатого диаметра по четыре прута на каждую колонну.
Кладку блока я армировал кладочной сеткой. Края сетки выпускал в колонны, чтобы они образовали единое сцепление по периметру стен.
Читайте также: