Процент армирования железобетонных конструкций таблица: Минимальный процент армирования железобетонных конструкций

Минимальный процент армирования железобетонных конструкций

Опубликовано: Автор: Олег Нестеров

Содержание

  1. Формула процента армирования железобетонных конструкций – соотношение бетона
  2. Минимальный процент армирования в конструкциях из железобетона
  3. Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов
  4. Какова величина защитного слоя бетона
  5. Заключение
  6. Похожие статьи:

В строительной отрасли широко применяются конструкции из железобетона, надежность и долговечность которых обеспечивает металлический каркас. Он способен воспринимать значительную нагрузку, если правильно подобрать сечение рифленого прута арматуры, а также выдержать расстояние между арматурой и поверхностью бетона в стенах, колоннах, фундаментах и балках. Зная процент армирования, для вычисления которого выполняются специальные расчеты, несложно определить минимальное количество арматуры. Проектируя каркас, важно уметь определять армирующий показатель.

Формула процента армирования железобетонных конструкций – соотношение бетона

В процессе длительной эксплуатации строительные конструкции подвергаются воздействию сжимающих и изгибающих нагрузок, а также крутящих моментов. Для усиления выносливости железобетона и расширения сферы его использования выполняется усиление бетона арматурой. В зависимости от массы каркаса, диаметра прутков в поперечном сечении и пропорции бетона изменяется коэффициент армирования железобетонных конструкций.

Разберемся, как вычисляется данный показатель согласно требованиям стандарта.

Для того, чтобы армирование выполняло свое назначение, необходимо расчитать усиление бетона, соответствующий минимальному проценту

Процент армирования колонны, балки, фундаментной основы или капитальных стен определяется следующим образом:

  • масса металлического каркаса делится на вес бетонного монолита;
  • полученное в результате деления значение умножается на 100.

Коэффициент армирования бетона – важный показатель, применяемый при выполнении различных видов прочностных расчетов. Удельный вес арматуры изменяется:

  • при увеличении слоя бетона показатель армирования снижается;
  • при использовании арматуры большого диаметра коэффициент возрастает.

Для определения армирующего показателя на подготовительном этапе выполняются прочностные расчеты, разрабатывается документация и делается чертеж армирования. При этом учитывается толщина бетонного массива, конструкция металлического каркаса и размер сечения прутков. Данная площадь определяет нагрузочную способность силовой решетки. При увеличении сортамента арматуры возрастает степень армирования и, соответственно, прочность бетонных конструкций. Целесообразно отдать предпочтение стержням диаметром 12–14 мм, обладающим повышенным запасом прочности.

Показатель армирования имеет предельные значения:

  • минимальное, составляющее 0,05%. При удельном весе арматуры ниже указанного значения эксплуатация бетонных конструкций не допускается;
  • максимальное, равное 5%. Превышение указанного показателя ведет к ухудшению эксплуатационных показателей железобетонного массива.

Соблюдение требований строительных норм и стандартов по степени армирования гарантирует надежность конструкций из железобетона. Остановимся более детально на предельной величине армирующего процента.

Чтобы гарантировать надежность конструкций из железобетона, необходимо соблюдать требования строительных норм

Минимальный процент армирования в конструкциях из железобетона

[adsense1]

Рассмотрим, что выражает минимальный процент армирования. Это предельно допустимое значение, ниже которого резко повышается вероятность разрушения строительных конструкций. При показателе ниже 0,05% изделия и конструкции нельзя называть железобетонными. Меньшее значение свидетельствует о локальном усилении бетона с помощью металлической арматуры.

В зависимости от особенностей приложения нагрузки минимальный показатель изменяется в следующих пределах:

  • при величине коэффициента 0,05 конструкция способна воспринимать растяжение и сжатие при воздействии нагрузки за пределами рабочего сечения;
  • минимальная степень армирования возрастает до 0,06% при воздействии нагрузок на слой бетона, расположенный между элементами арматурного каркаса;
  • для строительных конструкций, подверженных внецентренному сжатию, минимальная концентрация стальной арматуры достигает 0,25%.

При выполнении усиления в продольной плоскости по контуру рабочего сечения коэффициент армирования вдвое превышает указанные значения.

Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов

[adsense2]

Желая обеспечить повышенный запас прочности конструкций из железобетона, нецелесообразно превышать максимальный процент армирования.

Нецелесообразно превышать максимальный процент армирования, чтобы обеспечить повышенный запас прочности конструкций

Это приведет к негативным последствиям:

  • ухудшению рабочих показателей конструкции;
  • существенному увеличению веса изделий из железобетона.

Государственный стандарт регламентирует предельную величину уровня армирования, составляющую пять процентов. При изготовлении усиленных конструкций из бетона важно обеспечить проникновение бетона в глубь арматурного каркаса и не допустить появления воздушных полостей внутри бетона. Для армирования следует использовать горячекатаный пруток, обладающий повышенной прочностью.

Какова величина защитного слоя бетона

[adsense3]

Для предотвращения коррозионного разрушения силового каркаса следует выдерживать фиксированное расстояние от стальной решетки до поверхности бетонного массива. Этот интервал называется защитным слоем.

Его величина для несущих стен и железобетонных панелей составляет:

  • 1,5 см – для плит толщиной более 10 см;
  • 1 см – при толщине бетонных стен менее 10 см.

Размер защитного слоя для ребер усиления и ригелей немного выше:

  • 2 см – при толщине бетонного массива более 25 см;
  • 1,5 см – при толщине бетона меньше указанного значения.

Важно соблюдать защитный слой для опорных колонн на уровне 2 см и выше, а также выдерживать фиксированный интервал от арматуры до поверхности бетона для фундаментных балок на уровне 3 см и более.

Величина защитного слоя различается для различных видов фундаментных оснований и составляет:

[adsense4]

  • 3 см – для сборных фундаментных конструкций из сборного железобетона;
  • 3,5 см – для монолитных основ, выполненных без цементной подушки;
  • 7 см – для цельных фундаментов, не имеющих демпфирующей подушки.

Строительные нормы и правила регламентируют величину защитного слоя для различных видов строительных конструкций.

Заключение

Усиление бетонных конструкций с помощью арматурных каркасов позволяет повысить их долговечность и увеличить прочностные свойства. На расчетном этапе важно правильно определить показатель армирования. При выполнении работ необходимо соблюдать требования строительных норм и правил, а также руководствоваться положениями действующих стандартов.

 

 

Как вам статья?

Процент армирования железобетонных конструкций: минимальный, максимальный

  • 1 Армирование бетона
  • 2 Минимальный армирующий процент
  • 3 Максимальный армирующий процент
  • 4 Защитный слой бетона
  • 5 Заключение

Арматурный каркас является необходимой частью в железобетонных конструкциях. Цель его использования — усиление и повышение прочности бетонных изделий. Арматурный каркас изготавливается из стальных прутьев или готовой металлической сетки. Необходимое количество усиления рассчитывается с учетом возможных нагрузок и воздействий на изделие. Расчетная арматура называется рабочей. При укреплении в конструктивных или технологических целях производится монтажное армирование. Чаще используются оба типа для обеспечения более равномерного распределения усилий между отдельными элементами арматурного каркаса. Арматура выдерживает нагрузку от усадки, колебаний температур и прочих воздействий.

Как определить минимальный процент армирования конструкции?

Где мы берем процент армирования? В “Руководстве по конструированию железобетонных конструкций”, например, есть таблица 16, в которой приведены данные для всех типов элементов.
Но вот есть у нас на руках цифра 0,05%, а как же найти искомое минимальное армирование?

На примерах, думаю, будет нагляднее.

Пример 1. Дана монолитная плита перекрытия толщиной 200 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 175 мм). Определить минимальное количество арматуры у нижней грани плиты.

1) Найдем площадь сечения бетона 1 погонного метра плиты:

1∙0,175 = 0,175 м² = 1750 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):

3) Составим известную со школы пропорцию:

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,05∙1750/100 = 0,88 см²

5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 5 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.

Обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.

Пример 2. Дана плита перекрытия шириной 1,2 м, толщиной 220 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 200 мм), с круглыми пустотами диаметром 0,15м в количестве 5 шт. Определить минимальное количество арматуры в верхней зоне плиты.

Заглянув в примечание к таблице, мы увидим, что в случае с двутавровым сечением (а при расчете пустотных плит мы имеем дело с приведенным двутавровым сечением), мы должны определять площадь плиты так, как описано в п. 1:

1) Найдем ширину ребра приведенного двутаврового сечения плиты:

1,2 – 0,15∙5 = 0,45 м

2) Найдем площадь сечения плиты, требуемую условиями расчета:

0,45∙0,2 = 0,09 м² = 900 см²

3) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):

4) Составим пропорцию:

5) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,05∙900/100 = 0,45 см²

6) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 7 стержням диаметром 3 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.

И снова обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.

Пример 3. Дан железобетонный фундамент под оборудование сечением 1500х1500 мм, армированная равномерно по всему периметру. Расчетная высота фундамента равна 4 м. Определить минимальный процент армирования.

1) Найдем площадь сечения фундамента:

1,5∙1,5 = 2,25 м² = 22500 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для фундамента, предварительно определив l₀/h = 4/1.5 = 4,4 24:

3) Составим пропорцию:

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,25∙1750/100 = 4,38 см²

5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 12 мм, которые нужно установить у каждой грани на каждом погонном метре стены.

Заметьте, если бы стена была толще, минимальный процент армирования резко бы упал. Например, при толщине стены 210 мм потребовалось бы уже 5 стержней диаметром 10 мм, а не 12.

Комментарии

День добрый. Подскажите пожалуйста:

в примере 3 – l₀/h = 4/0.9 = 4,4, 0.9 – откуда это значение

в примере 4 – l₀/h = 10/0.5 = 20, 10 – откуда это значение

в примере 5 – l₀/h = 5/0.9 = 5,5, 0,9 – откуда это значение

Непосредственные расчеты

ACI 318-11: Расчетные параметры железобетонных балок

США: Тел.: 1-206-279-3300
ЕС: Тел.: +30 6986 007 252

Коэффициент армирования в бетонных элементах

Количество стальных арматурных элементов должно быть ограничено . Чрезмерное армирование (размещение слишком большого количества арматуры) не позволит стали деформироваться до разрушения бетона и внезапного разрушения.

Коэффициент армирования в конструкции бетонной балки представляет собой следующую дробь:

Коэффициент армирования, ρ, должен быть меньше значения, определенного при деформации бетона 0,003 и деформации растяжения 0,004 (минимум). Когда деформация арматуры составляет 0,005 или больше, секция контролируется натяжением. (Для меньших деформаций коэффициент сопротивления уменьшается до 0,65, поскольку напряжение меньше, чем предел текучести в стали.)

 

Максимальное армирование

Исходя из предельной деформации 0,005 в стали, x(или c) = 0,375d SO

α = β 1 (0,375D), чтобы найти AS-MAX

даже если бетон может противостоять натяжению, чтобы предотвратить растрескивание.

Минимальное необходимое армирование:

, но не менее

где:

f y — предел текучести в psi

b w — ширина стенки поперечного сечения бетонной тавровой балки

d — эффективная глубина от вершины железобетонной балки до центра тяжести растянутой стали

 

Покрытие для арматуры

Бетонное покрытие над/под арматурой должно быть предусмотрено для защиты стали от коррозии. Для внутреннего воздействия для балок и колонн типично 1,5 дюйма, для плит — 0,75 дюйма, а для бетона, залитого в грунт, требуется минимум 3 дюйма.

 

Расстояние между стержнями

Минимальное расстояние между стержнями указано для обеспечения надлежащего уплотнения бетона вокруг арматуры. Минимальное расстояние составляет максимум 1 дюйм, диаметр стержня, или в 1,33 раза больше максимального размера заполнителя.

 

Эффективная ширина b eff

В случае тавровых или гамма-балок эффективная плита может быть рассчитана следующим образом: наименьшее из:

L/4, bw + 16t, или центр к центру балок

 

Для наружных Т-образных профилей, bE или bw + ½(расстояние в свету до следующей балки)

 

Когда стенка находится в напряжении, минимальное необходимое армирование такое же, как и для прямоугольных секций

с шириной стенки ( bw ) вместо б .

Когда фланец находится в состоянии растяжения (отрицательный изгиб),

минимальное требуемое армирование равно большему значению

, где:

f y — предел текучести в фунтах на квадратный дюйм

b w — ширина 90 стенка поперечного сечения бетонной тавровой балки

b eff — эффективная ширина полки

Армирование на сжатие

Если сечение армировано двойным усилением , это означает, что в балке присутствует сжатие из стали. Сила в сжимающей стали, которая может быть не податливой, составляет

Cs = As´(f´s — 0,85f´c)

Полное сжатие, которое уравновешивает натяжение, составляет теперь: T = Cc + Cs .

Момент относительно центра тяжести напряжения сжатия равен Mn = T(d-a/2)+Cs(a-d’)

, где As ‘ — площадь сжатой арматуры

d’ — эффективная глубина до центра тяжести сжимаемой арматуры

Поскольку сжатая сталь может не поддаваться деформации, нейтральная ось x должно быть найдено из соотношений равновесия сил, а напряжение может быть найдено на основе деформации, чтобы увидеть, податливо ли оно.

Copyright © 2003 — 2022 ООО «Глубокие раскопки». Все права защищены.
Веб-разработка от RedMob

Расчет железобетонных колонн в соответствии с ACI 318-14 в RFEM

Используя стержни RF-CONCRETE, возможен расчет бетонных колонн в соответствии с ACI 318-14. Точное проектирование сдвига бетонной колонны и продольного армирования важно для обеспечения безопасности. В следующей статье будет подтвержден расчет арматуры в элементах RF-CONCRETE с использованием пошаговых аналитических уравнений в соответствии со стандартом ACI 318-14, включая требуемую продольную стальную арматуру, общую площадь поперечного сечения и размер/расстояние связей.

Расчет бетонной колонны

Бетонная колонна с армированными квадратными связями рассчитана на осевую постоянную и постоянную нагрузку в 135 и 175 тысяч фунтов соответственно с использованием конструкции ULS и комбинаций нагрузок с учетом LRFD в соответствии с ACI 318-14 [1], как показано на рисунке. 01. Бетонный материал имеет предел прочности при сжатии f’ c , равный 4 тысячам фунтов на квадратный дюйм, а арматурная сталь имеет предел текучести f y , равный 60 тысячам фунтов на квадратный дюйм. Процент стальной арматуры изначально принимается равным 2%.

Pисунок 01 — Бетонная колонна — Вид фасада

Расчет размеров

Для начала необходимо рассчитать размеры поперечного сечения. Квадратная анкерная колонна предназначена для регулирования сжатия, поскольку все осевые нагрузки строго сжимаются. По таблице 21.2.2 [1] коэффициент снижения прочности Φ равен 0,65. При определении максимальной осевой прочности используется таблица 22.4.2.1 [1], в которой коэффициент альфа (α) установлен равным 0,80. Теперь расчетная нагрузка P u можно рассчитать.

P u = 1,2 (135 тыс.) + 1,6 (175 тыс.)

Исходя из этих коэффициентов, P u равно 442 тысячам фунтов. Далее, общее поперечное сечение A г может быть рассчитано с использованием уравнения. 22.4.2.2.

P U = (φ) (α) [0,85 F ‘ C (A G — A ST ) + F Y A ST ]

442K = (0,65) (0,803 ) [0,85 (4 тысячи фунтов) (A г — 0,02 A г ) + ((60 тысяч фунтов/кв. дюйм) (0,02) A g )]

Решая для A g , получаем площадь 188 в 2 . Квадратный корень из A g берется и округляется до поперечного сечения 14 x 14 дюймов для колонны.

Требуемая стальная арматура

Теперь, когда A g установлен, площадь стальной арматуры A st можно рассчитать по уравнению 22.4.2.2, подставив известное значение A г = 196 в 2 и решив

442k = (0,65) (0,80) [0,85 (4 тысячи фунтов) (196 in 2 — A st ) + ((60 ksi) (A st ))]

Решение для A st дает значение 3,24 в 2 . Отсюда можно найти количество брусков, необходимое для проектирования. Согласно разд. 10.7.3.1 [1] квадратная соединительная колонна должна иметь не менее четырех стержней. На основании этих критериев и минимальной необходимой площади 3,24 по 2 (8) для стальной арматуры используются стержни № 6 из Приложения А [1]. Это обеспечивает зону армирования ниже.

A St = 3,52 дюйма 2

Выбор стяжки

Для определения минимального размера стяжки требуется разд. 25.7.2.2 [1]. В предыдущем разделе мы выбрали продольные стержни № 6, которые меньше, чем стержни № 10. Основываясь на этой информации и разделе, мы выбираем № 3 для галстуков.

Расстояние между стяжками

Для определения минимального расстояния между стяжками мы обращаемся к разд. 25.7.2.1 [1]. Стяжки, состоящие из деформированных стержней с замкнутой петлей, должны иметь расстояние, соответствующее пунктам (а) и (б) настоящего раздела.

(a) Расстояние в свету должно быть равно или больше (4/3) d agg . Для этого расчета мы примем совокупный диаметр (d agg ) равным 1,00 дюйма.

(b) Межцентровое расстояние не должно превышать минимум 16d b диаметра продольного стержня, 48d b поперечного сечения или наименьшего размера элемента.

с Макс. = Мин. (16d b , 48d b , 14 дюймов)

16d b = 16 (0,75 дюйма) = 12 дюймов

48d (4,1 b ) = 18 дюймов

Расчетное минимальное расстояние между стяжками в чистоте равно 1,33 дюйма, а рассчитанное максимальное расстояние между стяжками равно 12 дюймам. Для этой конструкции максимальное расстояние между стяжками составляет 12 дюймов.

Проверка детализации

Теперь можно выполнить проверку детализации для проверки процента армирования. Требуемый процент стали должен составлять от 1% до 8% в соответствии с требованиями ACI 318-14 [1]. 92}\;=\;0,01795\;\cdot\;100\;\;=\;1,8\%$ ОК.

Расстояние между продольными стержнями

Максимальное расстояние между продольными стержнями можно рассчитать на основе расстояния между крышками и диаметра анкерных и продольных стержней.

Максимальный шаг продольных стержней:

$\frac{14\;\mathrm{дюйм}.\;-\;2\;(1,5\;\mathrm{дюйм}.)\;-\;2\;( 0,375\;\mathrm{дюйм}.)\;-\;3\;(0,75\;\mathrm{дюйм}.)}2\;=\;4,00\;\mathrm{дюйм}.$

4,00 дюйма … меньше 6 дюймов, что требуется в соответствии с 25.7.2.3 (a) [1]. ХОРОШО.

Минимальное расстояние между стержнями в продольном направлении можно рассчитать с помощью ссылки на 25.2.3 [1], в которой указано, что минимальное расстояние в продольном направлении для колонн должно быть как минимум наибольшим из значений от (a) до (c).

(a) 1,5 дюйма

(b) 1,5 d b = 1,5 (0,75 дюйма) = 1,125 дюйма

(c) (4/3) d b = (4/3) ( 1,00 дюйма) = 1,33 дюйма

Следовательно, минимальное расстояние между продольными стержнями равно 1,50 дюйма

Длина развертывания (L d ) также должна быть рассчитана со ссылкой на 25.4.9.2 [1]. Это будет равно наибольшему из (a) или (b), рассчитанному ниже.

(a) $ {\ mathrm L} _ {\ mathrm {dc}} \; = \; \ влево (\ frac {\ displaystyle {\ mathrm f} _ {\ mathrm y} \; \ cdot \; { \ mathrm \ psi} _ {\ mathrm r}} {\ displaystyle50 \; \ cdot \; \ mathrm \ lambda \; \ cdot \; \ sqrt {\ mathrm f’\; \ cdot \; \ mathrm c}} \ справа) \;\cdot\;{\mathrm d}_{\mathrm b}\;=\;\left(\frac{\displaystyle\left(60,000\;\mathrm{psi}\right)\;\cdot \;\left(1. 0\right)}{50\;\cdot\;\left(1.0\right)\;\cdot\;\sqrt{4000\;\mathrm{psi}}}\right)\;\ cdot\;\left(0.75\;\mathrm{in}.\right)\;=\;14.23\;\mathrm{in}.$

(б) $ {\ mathrm L} _ {\ mathrm {dc}} \; = \; 0,0003 \; \ cdot \; {\ mathrm f} _ {\ mathrm y} \; \ cdot \; {\ mathrm\psi}_{\mathrm r}\;\cdot\;{\mathrm d}_{\mathrm b}\;=\;0,0003\;\cdot\;(60000\;\mathrm{psi})\ ;\cdot\;(1.0)\;\cdot\;(0,75\;\mathrm{in}.)\;=\;13,5\;\mathrm{in}.$

В этом примере (a) равно большее значение, поэтому L dc = 14,23 дюйма

Ссылаясь на 25.4.10.1 [1], длина развертывания умножается на отношение требуемой стальной арматуры к имеющейся стальной арматуре. 92}\right)\;=\;0,65\;\mathrm{ft}$.

Усиленная квадратная анкерная колонна полностью спроектирована, ее поперечное сечение можно увидеть ниже на рис. 02.

Pисунок 02 — Железобетонная колонна — Расчет арматуры/размеры

Сравнение с RFEM

Альтернативой для расчета квадратной анкерной колонны вручную является использование дополнительного модуля RF-CONCRETE Members и выполнение расчета в соответствии с ACI 318-14 [1]. Модуль определит необходимое армирование, чтобы выдержать приложенные к колонне нагрузки. Кроме того, программа также спроектирует предоставленную арматуру на основе заданных осевых нагрузок на колонну с учетом требований стандарта к расстоянию. Пользователь может вносить небольшие коррективы в предоставленную компоновку армирования в таблице результатов.

На основе приложенных нагрузок для этого примера компания RF-CONCRETE Members определила требуемую площадь продольной арматуры 1,92 в 2 и предусмотренную площадь 3,53 в 2 . Длина разработки, рассчитанная в дополнительном модуле, равна 0,81 фута. Расхождение по сравнению с длиной разработки, рассчитанной выше по аналитическим уравнениям, связано с нелинейными расчетами программы, включая частный коэффициент γ. Коэффициент γ представляет собой отношение предельной и действующей внутренних сил, взятое из программы RFEM. Длина разработки в элементах RF-CONCRETE находится путем умножения обратного значения гаммы на длину, определенную из 25.