5.5. Расчет армирования консоли

Определяем изгибающий момент по формуле:

Определим коэффициент α_m:

Требуемая площадь сечения продольной арматуры:

принимаем 2Ø25 A300, A_s = 9,82 см²

Назначаем поперечное армирование согласно [4], при h = 60см>2,5а = 2,515= =37,5 см консоль армируем наклонными хомутами по всей высоте.

Минимальная площадь сечения арматуры:

A_s,inc = 0,002b_ch_0c = 0,0024055 = 4,4 см²

принимаем 2Ø18 A300, A_s = 5,09 см².

Диаметр отгибов должен удовлетворять условию:

d₀ ≤ (1/15)l_inc = (1/15)201,41 = 1,88 см

и меньше d₀ = 25 мм; принято d₀ = 1,4 см – условие соблюдается

Хомуты принимаем двухветвевыми из стали Вр500 Ø6 мм, A_sw = 0,283 см²

.

Шаг хомутов консоли назначаем не более 150 мм и не более (1/4)h = 60/4 = 15 см принимаем шаг 150 мм.

Рисунок 12 – Конструкция и армирование консоли средней колонны

5.6 Расчет стыка колонн

Колонны стыкуем сваркой торцевых стальных листов, между которыми при монтаже вставляем центрирующую прокладку толщиной 5 мм.

Расчетное усилие в стыке принимаем по нагрузке второго этажа:

N_l =3089,080,95= 2935 кН

Из расчета на местное сжатие стык должен удовлетворять условию: N ≤ R_b,redA_loc1

Для колонны второго этажа имеем продольную арматуру 6Ø25 A300, бетон класса В30.Так как продольная арматура обрывается в зоне стыка, то требуется усиление концов колонн сварными поперечными сетками. Проектируем сетки из стали класса A300, Ø6. R_s = 270МПа. R_sс= 270 МПа.

Назначаем размеры центрирующей прокладки в плане: c₁ = c₂ > b/3 = 600/3 = 200 мм, принимаем прокладку размером 200 х 200 х 5 мм.

Рисунок 13 – Конструкция и армирование стыка колонн

1 – выпуски продольной арматуры; 2 – ванная сварка выпусков;

3 – распределительный лист; 4 – центрирующая прокладка;

5 – сетки косвенного армирования

Размеры торцевых листов в плане:

h

1 = 400-20 = 380 мм

b₁ = 600-20 = 580 мм, толщина t = 15 мм = 1,5 см.

Усилие в стыке определяем по формуле:

N_i ≤ N_w+N_n, где

N_w – усилие воспринимаемое швами, кН.

, где

A_c = A_w+A_n – общая площадь контакта,

A_w – площадь контакта по периметру сварного шва торцевых листов,

A_w = 2 2,5t(h₁+b₁-5t) = 22,51,5(38+58-5

1,5) = 619,5 см²

A_n – площадь контакта под центрирующей прокладкой

A_n = (c₂+3t) (c₁+3t) = (20+31,5)² = 600 см²

Общая площадь контакта:

A_c = A_w+A_n = 619,5+600 = 1219,5 см²

Определяем усилие, приходящееся на центрирующую прокладку:

N_n = N_i-N_w = 2935-1491 =1444 кН

Требуемая толщина сварного шва по контуру торцевых листов:

, где

R_wy = R_y = 215 МПа по таблице 51* СНиП II-23-81*для сжатых стыковых швов, выполняемых электродами марки Э-42; принимаем толщину сварного шва 5 мм.

По конструктивным соображениям у торцов колонны устанавливаем 4 шт. сеток. Назначаем предварительно сетки из стержней Ø5 мм A300, A_s = 0,283 см², размер стороны ячейки a = 5 см, число стержней в сетке n_x=11, n_y=7, шаг сеток S = 6 см.

Для квадратной сетки: коэффициент насыщения поперечными сетками:

где А_ef – площадь бетона выступа колонны внутри контура сеток при размерах подрезок 100х100 мм; R_s,xy

= R_s = 270 МПа.

A_ef = b₁h₁ – 4A_soc=360·560-4·6400=176000 мм²,

где b₁ = 600 — 2·20 = 560 мм; h₁ = 400 — 2·20 = 360 мм, A_soc = (100-20)· (100-20)=6400 мм².

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

Прочность стыка на смятие:

N_i ≤ R_b,redA_loc1, где

R_b,red – приведенная призменная прочность бетона.

R_b,_red=R_b

γ_b2φ_b+φμ_xyR_s,xyφ_s=170,91,2+2,110,02282702,07=45,25 МПа

условие удовлетворяется

N_i = 2935000 Н < R_b,redA_loc1 = 45,2510⁶0,12195 = 5518238 кН

условие соблюдается, прочность торца колонны достаточна.

Для монтажа колонны в пределах тела консоли предусмотрено отверстие d=50мм. При транспортировании и монтаже расчетная схема и характер работы колонны меняется по сравнению со стадией эксплуатации: при монтаже ее схема представляет одноконсольную балку, при транспортировании – двухконсольную. Проверка прочности и трещиностойкости колонны для стадий работы выполняется как для изгибаемого элемента на нагрузку собственного веса с учетом коэффициента динамичности.

Консольная балконная плита | Наши рецензии

Вопрос. Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, как правильно конструктивно должен выглядеть балкон без опор (консольный)? Дом двух этажный, кирпичный. Стена: облицовочный керамический пустотелый кирпич плюс керамический блок PAROMAX — 250. Монолитный армопояс, перекрытие — пустотные железобетонные плиты. Балкон должен крепиться к двум смежным стенам, вылет 1,2м, длина 2,5м.

Балкон будет открытым. Периметр балконной плиты будет облицовываться кирпичом вровень с фасадом. Как правильно установить (закрепить) консоли, завести арматуру, чтобы избежать мостика холода и чтобы был в одном уровне с плитами перекрытия? Спасибо. Олег.

Ответ.

Мостик холода на балконе

Здравствуйте Олег. Балконная тематика очень популярна среди застройщиков. Действительно, во время проектирования на балконы не особо обращают внимания, но в процессе строительства появляется множество вопросов. Давайте попробуем ответить на Ваши вопросы, хотя часть из них не совсем понятна.

При строительстве балкона полностью избежать мостика холода не получится. Стык конструкций в разных плоскостях, так или иначе, провоцирует разность теплопотерь здания. Лучшим способом избавиться от мостика холода является отсутствие балкона и проведение сплошной теплоизоляции по фасаду.

Следует понимать, что теплопотери через балконную дверь и окна будут намного больше, чем через стык балконной плиты. Поэтому никаких дополнительных мероприятий по избавлению от мостика холода предусматривать не нужно. Стандартная теплоизоляция согласно Вашей климатической зоне не допустит появления негативно разрушительных последствиях на конструкциях здания.

В Вашем случае правильно сформирован конструктив здания – пустотные плиты и балконная плита, которая не заходит внутрь помещения, а обрывается на срезе несущей стены. Этот вариант максимально снижает порог мостика холода. Мне встречались случаи, когда выполнялась монолитная плита перекрытия, которая сплошным периметром переходила в балкон. Такой вариант наиболее нежелательный.

Чтобы полностью убрать мостик холода, необходимо утеплять балкон и прилегающие стены во всех плоскостях и полностью по всему периметру – это основная проблема балконов.

Конструктивная схема балкона

Достаточно надежный и правильный конструктивный вариант балконной плиты указан на рисунке. Толщину балконной плиты следует принять не больше 120 мм, так как значительное утолщение, создает лишнюю нагрузку от собственного веса. При консольном варианте плиты это чревато большими усилиями.

Основная рабочая арматура балконной плиты укладывается в верхнем поясе, при этом ее в обязательном порядке необходимо загнуть и завести в монолитный пояс. Армирование монолитного пояса и балконной плиты лучше всего осуществлять вместе. Чем глубже будет заведена арматура – тем лучше. Минимальная длина анкера составляет 320 мм от низа балконной плиты. Если необходимый габарит выдержать не получается, на краях анкера необходимо наваривать квадратные шайбы.

Армирование необходимо выполнять согласно расчету, в идеальном случае, у Вас должен быть проект с рабочей документацией. Предварительно могу рекомендовать сетку с арматуры А400С ∅ 12 с шагом 200 мм. Нижняя арматура в балконной плите используется только для предотвращения появления трещин при затвердевании бетона. Здесь можно использовать сетку с арматуры А240С ∅ 6. Бетон для плиты возьмите класса С20/25 (В25).

В обязательном порядке балконная плита должны быть сверху пригружена кирпичной кладкой, не убирайте опалубку с плиты, пока не будет полностью выполнена кладка, и бетон не наберет своей проектной прочности. Не забывайте соблюдать надлежащие защитные слои.

Выход на одну отметку чистого пола помещения и балконной плиты достигается за счет создания конструктивного пирога пола по пустотным конструкциям и монолитной плите. Визуальная схема указана на рисунке конструктивного решения.

Я надеюсь, Ваш вопрос полностью освещен в этом материале. Хочу напомнить, что все наши рецензии несут рекомендательный характер, ввиду отсутствия полной информации по строению и условиям застройки. Если у Вас остались вопросы – прошу писать в комментарии или через обратную форму связи.

При необходимости, Вы можете заказать выполнение нашими специалистами полной рабочей документации с выполнением всех необходимых расчетов. Удачного Вам строительства.

© Статья является собственностью recenz.com.ua. Использование материала разрешается только с установлением активной обратной ссылки

 

Добавить комментарий

какой максимальный и минимальный процент?

Содержание   

Колонны — железобетонные несущие конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от вышестоящих конструкций на фундаменты либо стены.

Колонны используют на этажах, для монтажа на их капители или консоли вышестоящих перекрытий. В них также есть опора в виде подколонника.

Армированная колонна

Самый важный момент при строительстве колонн – расчет и устройство их армирования. О нем сейчас и поговорим.

Особенности и назначение

Армирование железобетонных колонн для конструкции фундамента и несущих стен необходимо сразу по нескольким причинам.

Оно позволяет:

1. Повысить прочность монолитной железобетонной конструкции.
2. Улучшает взаимодействие разных частей колонн (основной опоры, капители, подколонника, консолей).
3. Предотвращает появление трещин.
4. Позволяет осуществлять ремонт железобетонных конструкций.
5. Понижает шанс разрушения опоры со временем.
6. Позволяет выливать крупные несущие опоры с сечением 300×300 и 400×400 мм без опасений за их судьбу в будущем.

Читайте также: какую сетку применяют для стяжки пола, и как правильно ее использовать?

Все это возможно благодаря работе арматурного каркаса. Использование арматуры для колонн железобетонных решает основную проблему бетона – его хрупкость.

Арматурный каркас колонны

Прелесть железобетонных конструкций фундамента и несущих опор заключается в их совместной работе. Бетон для фундамента отлично работает на сжатие, а арматура на изгиб. Поэтому схема их соединения позволяет создать универсальный тип строительных элементов.

Качественный арматурный каркас за счет своего взаимодействия с бетоном, защищает его от образования трещин, не дает ему разрушиться вследствие течения времени или наружных воздействий, к примеру, сейсмических смещений.

Читайте также: подробно об армировании фундамента – ростверкового и ленточного типов, а также о расчете арматуры для фундамента.

Да и вообще, строительство капитальных зданий, особенно промышленных, немыслимо без использования железобетонных конструкций фундамента и опор.
к меню ↑

Конструкция

Рассмотрим конструкцию железобетонных колонн, дабы понять в будущем, какая им нужно схема и чертеж.

Чертеж любой несущей опоры, передающей нагрузки на полость фундамента показывает, что состоит она из нескольких базовых частей. В частности схема предусматривает наличие:

• основной несущей части;
• капителей или консолей;
• подколонника.

Читайте также: как вяжется арматура для фундамента?

Чертеж основной части – удлиненный прямоугольник, минимальный размер сечения которого примерно равен 150×150 мм. Максимальный размер сечения не ограничивается и показателями в 500×500 мм, хотя последние разумно использовать только при взаимодействии с конструкциями плоского фундамента.

В верхней части колонн располагаются капители или консоли – это опоры под перекрытия. Капители являются выступами, на которые перекрытия можно монтировать. Такая схема упрощает работу строителям, позволяет сэкономить на материалах, в частности, существенно сократить использование балок.

Схематическое изображение колонн с консолью и капителью

Впрочем, капители с тем же успехом применяют в качестве основания под балки.

Читайте также: как и чем армируют кладку из газобетона, а что применяют для кладки из кирпича?

Что же до железобетонных элементов типа подколонника, то их схема являет собой образец обычной подошвы. Конструкция стандартного подколонника напоминает ступенчатое расширение под основой колонны. Задача подколонника – снять точечное напряжение и равномерно передать его на стены фундамента.

Использование подколонника необязательно, без него вполне можно обойтись, когда предусматривается монтаж ленточного или свайного фундамента. А вот для фундамента плиточного, наличие подколонника просто необходимо.
к меню ↑

Расчет

Прежде чем начать разбор армирования колонны, нужно внимательно осмотреть чертеж и провести расчет. Расчет – краеугольный камень всех подобных процессов. Расчет позволяет человеку четко определиться, что ему нужно, для чего и в каких количествах.

Стандартный расчет колоны предусматривает учет ее несущих нагрузок, типа фундамента, наличие или отсутствие дополнительных элементов (капители подколонника и т.д.) марка бетона и т.д.

После того как будет выполнен расчет, составляется чертеж и схема армирования. Чертеж показывает, сколько арматуры необходимо, какая это должна быть арматура, в каком порядке ее стоит вязать, какие дополнительные элементы использовать.

Выполняется расчет с помощью специальных формул. В них закладывается сопротивление материалов, соотношение уровня предельных нагрузок с желаемым и т.д.

Читайте также: о правилах армирования лестниц.

data-ad-client=»ca-pub-8514915293567855″
data-ad-slot=»1955705077″>

Осуществляют расчет исключительно специалисты. Спроектировать армирование несущих опор человек без опыта не сможет. Не хватит знаний, и что важнее, опыта.
к меню ↑

Процент армирования

Для правильного армирования, как мы уже отметили, нужен качественный расчет и правильно составленный чертеж или схема.

Пример армирования каркасного здания на колоннах с двумя консолями

В расчет закладывается и такой показатель, как процент армирования или заполнения арматурой. Процент армирования указывает на удельный вес или долю арматурного каркаса в общей схеме конструкции.

Существует максимальный и минимальный процент армирования железобетонных опор. Минимальный процент – грань, ниже которой нельзя заходить. Если армирование железобетонных конструкций не покроет минимальный процент, то конструкция считается ненадежной и даже потенциально опасной.

Максимальный процент – предел, после которого конструкция из железобетонной превращается в сталежелезобетонную. Превышать максимальный процент тоже нежелательно, особенно в гражданском строительстве.

Показатель, минимального процента армирования колонны равняется 3%. Показатель максимального процента армирования равняется 6%. Однако расчет показывает, что для зданий небольших хватит и 5%, а в некоторых случаях и 4% в удельном весе.
к меню ↑

Технология, схема и материалы

Технология армирования довольно проста, так как заключает в себя всего несколько базовых рабочих этапов.

Нужно создать арматурный каркас поэтапно, связать его в единую конструкцию, при необходимости осуществить поперечное или косвенное армирование, а затем установить в опалубку. Основная задача строителей – связать правильный каркас. Схема действий здесь очень проста.

Берется несколько крупных круглых стержней с диаметром сечения от 20 мм. Как правило, это арматура круглых сортаментов, класса А3 или выше.

Стержни по длине должны полностью отвечать длине колонны, за вычетом 10-15 см на слой защитного бетона.

Минимальное количество стержней для рабочего каркаса – три. Что впрочем, вполне очевидно, ведь нам нужен не плоский, а объемный каркас.

Каркас колонны с поперечным укреплением

На практике используют от четырех до шести стержней в обычных колоннах и больше восьми в сильно нагруженных. Если колонна не квадратная, а вытянута в одном из направлений, то ее укрепляют дополнительной арматурой.

Читайте также: обзор способов анкеровки арматуры.

Продольную арматуру связывают между собой в нескольких местах. Однако обойтись только ею не удастся. При длине колонн от 2 метров, продольные изделия под давлением начнут выпячиваться, что не есть хорошо. Для предотвращения подобных проблем используют косвенное или поперечное укрепление каркаса.

Косвенное укрепление заключается в обвязке длинной арматуры поперечными короткими стержнями. Косвенное укрепление делается с интервалами. Желательно связать каркас поперечными элементами с интервалом в 20-50 см в зависимости от уровня несущих нагрузок.

Косвенное армирование – проверенный временем способ, очень удобный и простой. Без него сейчас создание несущих железобетонных колонн крайне нежелательно.
к меню ↑

Пример армирования колонн при строительстве (видео)

к меню ↑

Армирование дополнительных элементов

Не стоит забывать о том, что конструкция дополнительных частей колонны, таких как капители, консоли и опорные конструкции подколонника тоже нуждаются в армировании.

При этом каркас для той же капители нужно еще и правильно интегрировать в целевую несущую конструкцию.

Образец капители – плоский выступ на верхнем конце колонны. Следовательно, для каркаса капители нужна арматурная сетка. Тут все достаточно просто. Берем арматуру толщиной от 15 мм, и вяжем из нее квадратную сетку с ячейками от 10×10 см.

Сетку интегрируем верхнюю часть каркаса путем подвязки проволокой. Как правило, хватает одноуровневой сетки. В крайнем случае, по ободу устраивают еще один стабилизирующий каркас, состоящий из одного-двух элементов.

Пример армирования подколонника сеткой

С консолями ситуация несколько иная. Консоль, в отличие от капители – это бетонный выступ на одном из краев колонн. Каркас для него являет собой двухуровневый выступ короткой арматуры, прикрепленный к одному из поперечных стержней.

Схема подколонника сильно напоминает аналогичную у монолитной капители, только подколонник делается толще, может иметь несколько ступенек и размещается на нижней части опоры.

Следовательно, каркас для него делается как минимум двухуровневый, из такой же сетки. В остальном отличий от чертежа каркаса для капители практически нет.

Если подколонник ступенчатый, то есть имеет несколько расширений с разными размерами, то сетку делают под каждую ступеньку и перевязывают проволокой. Чем больше ступеней, тем тоньше нужна арматура. На одну ступень берут арматуру толщиной в 15-20 мм, а на три хватит арматуры толщиной до 12 мм.

Статьи по теме:

   

Портал об арматуре » Армирование » Как осуществляется армирование колонн?

Армирование консоли колонны: отличия продольного и поперечного армирования

Консольные элементы в колоннах предназначены для создания опорной площадки, на которую можно размещать примыкающие изделия.

Фермы и ригели, прогоны и балки подкрановые опираются именно на них.

Изготавливаются односторонние колонные консоли и двусторонние, обустраиваемые в одной плоскости. Стальными столиками консоли делаются в перпендикулярных плоскостях. В этом случае предусматриваются для крепежа закладные детали.

Армирование конструктива особо важно из-за невозможности использования иных опор. Поэтому купить арматуру на metbaza-msk.ru нужно правильных типоразмеров, способных обеспечить надлежащий уровень прочности и надежности, долговечности.

Нюансы

Прямоугольная форма консоли применяется при выступе в 10,3-15,1 см. Когда вылет превышает 15 см, тогда она производится трапециевидной. Ширина участка принимается одинаковой аналогичному параметру колонны.

Современные сооружения строятся с использованием коротких трапециевидных выступов. Их длина больше 20,5 см. При этом она меньше высоты, как минимум на 10 %.

Армирование поперечное

В зависимости от высоты вылета укрепление осуществляется наклонными хомутами или отгибами прутьев совместно с горизонтально расположенными хомутами. При любом варианте расстояние между хомутами делается менее 14,9 см и четверти высоты консоли.

Отогнутые стержни берутся диаметром меньше 2,6 см и пятнадцатой части отгиба. Общая площадь поперечного сечения изогнутых прутьев и хомутов наклонных, проходящих через верхнюю половину соединительной линии между местом приложения нагрузки и точкой сопряжения нижнего угла консоли с колонной, определяется расчетным путем.

Продольное армирование

Продольные армирующие стержни зоны растяжения в односторонней консоли обязательно заводят дальше грани колонны, доводя конец до ее противоположной грани.

Нередко возле свободного консольного конца продольно размещенные прутья анкеруются. Процедура анкеровки заключается в приваривании к металлическим стержням стальных уголков.

Не обязательна анкеровка рабочих продольных прутьев у конца свободного, когда сборные балки, опирающиеся на колонну, укладываются вдоль консольного выступа, а их стыки надежно объединены монолитным бетонированием.

Нижняя арматура балок приваривается к аналогичным деталям консолей посредством закладных деталей.

Если высота консоли ограничена, то можно применять жесткую арматуру.

Рис. 4.12. Схемы армирования короткой железобетонной консоли:

А – наклонными хомутами; Б – отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами; 1 — стержень рабочей продольной арматуры консоли; 2 — наклонные хомуты; 3 — отогнутые стержни; 4 — горизонтальные хомуты.

4.3.6. Проектирование стыка сборных железобетонных колонн

В курсовом проекте рекомендуется принять сварной стык колонн с торцевыми листами и центрирующей прокладкой, то есть так называемый шарнирный стык(рис. 4.13).

Такой стык не может воспринимать момент. Допускается использовать стык другого типа с соответствующим расчетом его прочности.

Стык колонн располагают на расстоянии(0.5÷1.0) м от уровня перекрытия из условия удобства его выполнения.

За счет того, что усилие с колонны на колонну передается через стык не по всей площади сечения колонны, а лишь через те элементы стыка, что их объединяют (то есть через торцевую прокладку и сварные швы по периметру ),колоннсечение колонны испытывает так называемое местное сжатие (смятие). При этом напряжения в зоне местного сжатия превышают таковые в остальных сечениях по высоте колонны.

Поэтому торцевые участки колонны вблизи стыка должны быть рассчитаны на прочность при местном сжатии и заармированысварными сетками (так называемое косвенное армирование), которые повышают прочность бетона при местном сжатии за счет ″эффекта обоймы″, который они создают.

Сетки косвенного армирования следует располагать в количестве не менее четырех с шагом s = (60÷100) мм на участке колонны(считая от ее торца), длина которого принимается ³ 10×d (здесь d — диаметр продольной арматуры колонны). Эти сетки следует назначать до начала расчета в соответствии с конструктивными требованиями Норм[1, п. 5.24].

До начала расчета следует также назначить размеры центрирующей прокладки (толщину принимать 3÷5 мм и размеры в плане равными 1/3 размера сечения колонны), размеры металлических торцевых листов (толщину не менее 10¸12 мм, размеры в плане — на

Окончание табл. 4.5.

II. Расчет прочности бетона на местное смятие под торцевым листом с учетом

косвенного армирования:

В соответствии с Нормами [1, п. 3.41] условие прочности бетона при местном смятии имеет вид:

Приведенный ниже алгоритм

N ≤ R s, red × A loc, 1 .

правую часть условия и проверить

позволяет подсчитать

его выполнение.

1

2

3

6

Вычислить

коэффициент jb,

который

Здесь:

— по п.3 алгоритма;

учитывает

повышение

A

прочностиloc, 1

бетона при местном смятии по

[1,

п.

A loc, 2 – расчетная площадь смятия, которая

3.41]:

равняется площади бетона сечения

j

= 3

Aloc,2

£ 3.5.

колонны.

b

Aloc,1

7

Вычислить коэффициент js ,

который

Здесь:

учитывает

влияние косвенного

Aef – площадь бетона, заключенного внутри

армирования

на

прочность

в

контура

сеток

между

осями

их

крайних

зоне

местного смятия :

стержней

(рис.

4.13).

Подсчет

этой

Aloc,1

величины следует выполнять с использо-

js

= 4.5 — 3.5

.

ванием

эскиза

сечения

колонны

и

Aef

расположенных

в

нем

сеток, оторые

необходимо предварительно назначить

по

рекомендациям Норм [1,

п. 5.24] .

8

Вычислить

коэффициент

косвенногоnx,

Asx,

lx —

соответственно,

количество

армирования по [1,

п. 3.22]:

стержней,

площадь

поперечного

сечения и

длина

стержней

одного направления(х)

и

m xy=

nx ×Asx ×lx +n y ×Asy ×ly

другого

направления (у). Определять

эти

величины

следует

по

эскизу

сечения

Aef ×S

колонны, армированного сетками (рис. 4.13).

S — шаг сеток по длине колонны.

9

Вычислить

коэффициент

эффектив-

— расчетное сопротивление арматурной

ности

косвенного

армирования по [1,

Rs,xy

стали,

которая

принята

для

сеток

ф. (50)]:

1

косвенного армирования;

j =

Rs,xy,

Rb — здесь в МПа.

где:

0.23 +y ,

mxy × Rs,xy

y =

.

Rb +10

10

Приведенная

призменная

прочность

бетона при расчете на местное сжатие,

определяемая по формуле (104)

[1,

п.

3.41]

как:

Rb, red = Rb ×jb +j ×mxy×Rs,xy×js .

11

Проверить прочность сечения колонны Если

условие

не

выполняет, следуетя

на местное сжатие по условию:

увеличить

интенсивность

косвенного

N ≤ Rs, red ×Aloc, 1 .

армирования участка колонны ,такчтобы

условие было выполнено (то есть вернуться к

п. 8 этого алгоритма).

12

Конец расчета.

Рис. 4.13. К расчету стыка колонн на местное сжатие.

М-1 – закладная деталь колонны; М-2 – центрирующая прокладка; С-1 – сетка косвенного армирования;

S – шаг сеток в торцевой части колонны на длине участка ≥10×d; d – диаметр продольной арматуры тела колонны;

Aef – площадь сечения бетона, ограниченного контурами сетки С-1;

Ашв, Апр – площадь бетона контакта колонн под сварными швами и центрирующей

прокладкой, соответственно;					деталиМ-1.
h2, b1 – соответственно, ширина	и	длина	торцевых	листов

55

6.4.2. Армирование консоли

Ригель опирается на консоль на длине площадки, равной 125 мм, так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 60 мм, а длина пластины по верху 125 мм.

Расчетный изгибающий момент силы относительно грани колонны:

где: – расстояние от силы до грани примыка­ния консоли к колонне.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры подбираем по из­гибающему моменту M, увеличенному на 25:

Принимаем: с . Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.

Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии , то прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.

При консоль армируется отогнутыми и поперечными стержнями.

Площадь сечения отогнутой арматуры можно определить по эффективному коэффициенту поперечного армирования:

Отогнутую арматуру устанавливаем в двух наклонных сечениях по два стержня в каждом сечении, то есть .

Поперечные стержни принимаем по двум граням консоли из стали класса S240 . Шаг поперечных стержней должен быть не более 15 см и не более . Принимаем в пределах консоли шаг поперечных стержней

Рисунок 17. К расчету консоли колонны.

6.5. Расчет стыка колонн

Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов рекомендуется выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства ра­бот стыки колонн назначают на расстоянии выше перекрытия. При выбранных конструкциях и условиях работы колонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стерж­ней.

Для осуществления этого стыка в торцах стыкуемых звеньев колонн в местах расположения продольных стержней устраивают подрезки. При четы­рех стержнях подрезки располагают по углам. Продоль­ные стержни выступают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны.

Принят бетон класса С35/45 и выпуски арматуры длиной 30 см и диаметром 28 мм из стали S400.

Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличива­ния как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузки и после замоноличи­вания как жесткий с косвенным армированием на эксплуатационные (полные) нагрузки.

Рассмотрим устройство стыка на третьем этаже, где действует продольная сила:

При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринима­ется бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием () и ар­матурными выпусками, сваренными ванной сваркой (). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:

где: 0,75 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения под центри­рующей прокладкой;

A_loc1 – площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей про­кладки или, если она приваривается при монтаже к распределительному листу и толщина листа не менее 1/3 расстояния от края листа до центри­рующей прокладки, площади листа;

– коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

A_s,tot – площадь сечения всех выпусков арматуры;

– приведенная призменная прочность бетона.

Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм прини­маем (b₁ x h₁) = 9 x 9 см, а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки ; за пределами подрезки .

Тогда площадь части сечения, ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:

Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн назначаем толщиной 2 см и размерами в плане 10  10 см, что не более 1/4 ширины колонны, то есть 40/4 = 10 см и 40/4 = 10 см и 20  20 см.

За площадь смятия принимаем площадь распределительного листа, поскольку его толщина 20 мм равна расстояния от края листа до цен­трирующей прокладки (), то есть .

Принимаем: .

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:

;

При .

Сварные сетки конструируем из проволоки с и . Размеры ячеек сетки принимаем 45х45 мм. Шаг сеток принимаем 70 мм. Как видно из рис.18, в каждом направлении сетки число длинных стержней-5, коротких-4. Расчетная длина длинных стержней-36см, коротких-18см.

Коэффициент косвенного армирования:

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

где:

Здесь , так как расчет ведется в стадии монтажа.

Значение определяем по формуле:

где:

Т.к. , принимаем

Тогда:

Для вычисления усилия определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром 28 мм:

– расчетная длина выпусков арматуры, равная длине выпусков арматуры:

– гибкость выпусков арматуры:

₁ = 0,847.

Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:

Предельная продольная сила, воспринимаемая незамоноличенным сты­ком:

Таким образом, прочность колонны в стыке до замоноличивания меньше усилий, вызванных нагрузкой в стадии возведения. Однако прочность стыка в стадии эксплуатации будет обеспечена, так как добавится еще прочность замоноличенного бетона.

Конструкция стыка колонны приведена на рис. 18.

Рисунок 19. К расчету стыка колонн между собой.

Заключение

При выполнении курсового проекта по железобетонным конструкциям были изучены и усвоены методы проектирования, расчета балочного монолитного перекрытия и сборного перекрытия, а также конструирование этих перекрытий.

нормы и требования, способы укрепления конструкции

Устройство бетонных и железобетонных конструкций предусматривает дополнительное укрепление за счет арматурного проката. Последний, к слову, составляет один из наиболее востребованных сегментов черной металлургии, что подтверждается его широким использованием в строительстве. Применительно к бетонным колоннам армирование играет особенно важную роль ввиду невозможности применения других опорных конструкций кроме нижнего и верхнего перекрытия. Внутреннее стержневое усиление металлическими прутьями в разных конфигурациях является оптимальным решением задачи.

Общие требования к арматуре

Для колонн может использоваться горячекатаные, термомеханически упрочненные и холоднодеформированные металлические прутья разного профиля. Диаметр в среднем варьируется от 12 до 40 мм. Если планируется задействовать холоднодеформированные стержни периодического профиля, то применяться может и небольшой диаметр на 3-12 мм. В показателях прочности на растяжение допускаются классы А и В, отвечающие гарантированным пределам по текучести с коэффициентом не меньше 0,95.

В особых случаях при армировании монолитных колонн могут предъявляться специальные требования в отношении пластичности, свариваемости, коррозийной стойкости и прочности на усталость. Как правило, это связано со спецификой применяемой бетонной смеси и цемента. Ключевое значение почти в каждом случае армирования имеет характер сцепки с бетоном. Недостаток адгезии может компенсироваться конструкцией профиля с пазами и гребнями. Те же горячекатаные и холоднодеформированные прутья могут иметь кольцевые и серповидные выступы разной величины. И напротив, многие марки бетонов с хрупкой структурой допускают использование только гладких стержней – например, класса А240. Теперь стоит перейти к более подробному рассмотрению параметров арматуры, используемой в укреплении колонн.

Длина арматуры

При закладке сборной колонны тщательно рассчитываются параметры опалубки, в которую должна органично входить и укрепляющая металлическая оснастка. Важно, чтобы окончания рабочих стержней, не соединяемых с анкерными элементами, находились на следующем расстоянии от торцевой части детали:

• 20 мм, если устраивается монолитная колонна длиной не менее 6 м.
• 15 мм, если колонна имеет длину свыше 18 м. Это же ограничение относится к мачтовым конструкциям и опорам.
• 10 мм, если закладывается сборная колонна длиной менее 18 м.

В каждом случае армирование колонны предполагает оставление части прутка, которая должна быть защищена специальными антикоррозийными средствами или дополнительно изолирована каркасной оснасткой.

Диаметр арматуры

В случае с продольными стержнями используются элементы толщиной не меньше 16 мм. Монолитные конструкции сборного типа можно укреплять и 12-миллиметровыми прутьями. Также малые диаметры допускаются при использовании арматуры из конструкционной стали с защитным покрытием. Учет диаметра важен и с точки зрения конфигурации ее размещения в теле колонны. Так, продольные прутья можно устанавливать только в один ряд и желательно с выдержкой равного диаметра. Если же планируется армирование колонны стержнями разной толщины, то максимум допускается применение двух форматов без учета конструкционной укрепляющей оснастки. Прутья разных диаметров обычно применяются в целях экономии, но при этом нельзя использовать соседние типоразмеры в одной колонне. К примеру, не допускается закладка стержней диаметром 8 и 10 мм или 10 и 12 мм.

Площадь армирования

Расчет площади выполняется по сечениям продольного армирования. В результате оценивается, какой процент сечения стержней занимают на поверхности колонны. Максимум допускается 5%, но только в случае размеренной компоновки прутьев без нахлеста. Соединение нахлестом удваивает площадь сечения арматуры в местах стыка, что не всегда позволяет выполнить корректную сборку колонны. Также следует выдерживать симметрию размещения стержней относительно площади сечения конструкции – особенно, если речь идет о будущей эксплуатации сооружения с высокой нагрузкой на изгиб. Так или иначе, оптимальный процент армирования колонны составит 2-3%. В самом сечении следует учитывать не только основу прутка, но и выступы в виде гребней.

Какой должна быть стыковка армирующих стержней?

Соединение и выпуски арматуры также определяют надежность конструкции. Уже отмечалась важная роль нахлеста, которая увеличивается при использовании монолитных колонн. При этом не стоит недооценивать влияние таких связок на структурную целостность колонны. Дело в том, что, к примеру, 25-миллиметровый прут (в диаметре) должен стыковаться с нахлестом по длине не менее 140 см. Причем если стыковка производится в разбег, то это расстояние удваивается. Поэтому рекомендуется стремиться к минимизации соединяющих узлов при армировании колонны продольными стержнями. Если дело касается больших пролетов и выполнение переходных зон неизбежно, то стыки переводятся на места изменения сечения самой колонны. Такие конфигурации встречаются в ступенчатых, двухветвевых и обрываемых конструкциях. Также в качестве альтернативы рекомендуется сварное соединение с накладками.

Промежутки между стержнями

Для начала стоит подчеркнуть значимость баланса между укрепленной массой и пустотами в теле колонны. Перенасыщенность рабочих металлических стержней ослабляет бетонную конструкцию, делая ее более чувствительной к динамическим нагрузкам. И напротив, недостаток армирующей оснастки увеличивает риски повреждения колонны при эксплуатации под статическими нагрузками. Даже если перекрытия и армированная колонна действуют друг на друга в умеренных показателях давления, то через время на ослабленных участках конструкции начнут образовываться трещины. Соблюсти баланс можно выдерживанием нормативной дистанции между арматурными прутьями в 400 мм. Если этого расстояния оказывается недостаточно по причине минимального включения щебня или камня в раствор, то большие промежутки разбавляют за счет конструкционной тонкой арматуры диаметром 12 мм.

Ограничения защитного армирующего слоя

Максимальный слой продольного армирования составляет 50 мм. В эту толщину входит и основа стержня, и его конструкционные элементы с покрытием. Возможность применения прутьев с диаметром в 40 мм при сохранении технологических 10 мм обуславливается тем, что сам армирующий слой может требовать дополнительного усиления. В частности, армирование колонн с сечением 600х800 мм предусматривает включение сварной сетки, хомутов и стяжек. Крупноформатные стержни дополнительно скрепляются между собой усиливающими связками. Причем дополнительные элементы укрепления самой арматуры не следует путать с накладками при сварке, которые выполняют ответственную конструкционную задачу соединения двух или нескольких стержней.

Главное ограничение касается толщины защитного слоя, что обусловлено пропорциональным повышением рисков растрескивания колонны в местах прохождения стержней. Напряжение, испытываемое бетонной структурой с инородными включениями, будет чрезмерно высоким и при динамических нагрузках приведет к разрушению. Данный фактор отчасти компенсируется вышеупомянутыми сетками и хомутами, но лучше всего изначально соблюсти нормы формирования армирующего слоя.

Требования к поперечному армированию

В колонных конструкциях, где расчетное поперечное усилие не может обеспечиваться только бетонной структурой, используется и поперечная арматура. Шаг при ее закладке должен составлять не больше 300 мм. Если планируется выполнять сжатое укрепление, то расчет армирования колонны по отступам делается исходя из толщины стержней – шаг должен составлять не более 15 диаметров, но укладываться в 500 мм. Что касается взаимодействий поперечной и продольной арматуры, то оно будет зависеть от сечения колонны и ее насыщения рабочими стержнями. В принципе возможны две конфигурации. В одной сопряжение не допускается, поскольку слой продольных прутьев устраивается ближе к краю, а поперечные стержни закладываются в оставленных промежутках. Во втором варианте выполняются стыки, если продольное армирование реализуется в несколько рядов от края к центральной части. В основном поперечные тонкие стержни соединяют с конструкционными прутьями диаметром не более 12 мм.

Технология армирования колонн

Способы армирования различаются по техникам вязки, подходам к устройству опалубки и конфигурациям размещения стержней. Что касается вязки, то ее можно выполнять с помощью проволоки или сварным способом. В первом случае рекомендуется использовать вязальный строительный пистолет для арматуры, а во втором – инверторный сварочный аппарат для точного соединения. На этом этапе формируется каркас. Конфигурация армирования под колонны может быть разной в зависимости от характеристик конструкции. Оптимально использовать комбинированный вариант с применением продольного и поперечного армирования, при котором будет реализована и смежная вязка двух каркасов. Опалубочная конструкция устраивается с помощью формовочных заготовок, в которые погружают подготовленный металлический скелет и в дальнейшем заливают его бетоном. Различия в методах создания опалубки сводятся к типу используемого материала – древесины, пенополистирола или комбинированных волокнистых материалов. В этом выборе главное условие заключается в возможностях сочетания арматуры и опалубки по массе и техническим нагрузкам в целом.

Армирование фундаментов колонн

Строительные колонны устанавливаются на фундаменте, так называемом несущем стакане, который тоже подвергается усилению. Для формирования части конструкционной подошвы используют марки тяжелого бетона с высоким классом прочности. Армирование стакана выполняется горячекатаными стержнями с периодическим профилем. Ключевое значение при армировании фундамента под колонну будет иметь узел сопряжения прутьев подошвы с элементами основного продольного усиления. Для этой связки в месте перехода от подошвы к стволу колонны используется приварка прутьев с шайбами к скелету из горячекатаных стержней стакана. Сложность заключается лишь в правильном переходе от одного уровня к другому с соблюдением симметрии укрепляющих контуров.

Особенности спирального армирования

Наиболее сложным, с точки зрения устройства прутьев, является усиление колонн с круглым сечением. Проблема заключается в усложнении конфигурации армирующего слоя, которое требует дополнительной поддержки. В таких системах применяют косвенное укрепление спиральными металлическими прутьями. Особенности армирования круглых колонн выражается в том, что продольные стержни дополнительно обвиваются по периметру витками накладной проволоки. Диаметр спирали при этом составляет не более 20 см.

Армирование консолей колонн

По причине отсутствия возможностей установки опор для колонны строители часто используют консольные выступы как элемент усиления конструкции. Устанавливать такие части рекомендуется на стальном армирующем каркасе, который может входить в верхнее перекрытие или в нижний фундамент. Консоли усиливаются металлическими стержнями малого диаметра, хомутами и сварной сеткой в зависимости от параметров конструкции. Наибольшего эффекта укрепления колонн в составе с консолями удается достичь при однородной связке перекрытия, основного каркаса ствола и подошвы.

Заключение

Особенности применения армирования под колонны обуславливаются конструкционной изоляцией данной части сооружения. Разумеется, оба перекрытия с верхней и нижней части обеспечивают необходимую поддержку, но избыточное давление с нагрузкой может негативно сказаться непосредственно на структуре колонны. Именно для предотвращения внутренних процессов разрушения используют продольную и поперечную арматуру. При этом требования дают немалую свободу проектировщикам и в выборе стержней, и в конфигурациях их закладки. Принципиальные ограничения касаются в основном подбора материалов, назначения размеров и способов установки каркаса.