Типовой проект армирование монолитных стен

Армирование элементов монолитных железобетонных зданий

размещено: 07 Октября 2017

Комментарии

Спасибо за труд выложившего, а теперь выскажусь по авторам.

Все конечно знают, что данное «творение» г-на Тихонова и иже с ним, не что иное, как содранное «Руководство по конструированию», выпущенное на основе книги Виноградова. Все это приправлено выхваченными данными статей, из бюллетеня «Бетон и железобетон». Отдельный разговор по иллюстрациям-примерам. Это до какой степени, надо было накуриться, чтобы впихнуть в данное издание что-то находящееся, к примеру, чисто навскидку, на стр.198, 263, да и многих других . Это тонкая форма издевательства «автора/ов» ?

Листая такие «издания», начинаешь осознавать всю глубину падения нашей науки. Факт того, что переход на Еврокоды скоро станет, в силу безысходности — единственно ожидаемым результатом, даже начинает внушать оптимизм.

Сообщение #3 от nata_mara

Цитата:Сообщение #1 от X-FrontierОтдельный разговор по иллюстрациям-примерам. Это до какой степени, надо было накуриться, чтобы впихнуть в данное издание что-то находящееся, к примеру, чисто навскидку, на стр.198, 263, да и многих других . Это тонкая форма издевательства «автора/ов» ?
Согласна, подписываюсь, из опыта: потом вот таких якобы умных книжек самих светил науки насмотрятся молодые спецы и даже не читают СП, а тупо по этим примерам армируют, не задумываясь о допусках. Как можно такое вообще выпускать еще и перепечатывать старые же ошибки!!

Источник

Как армировать монолитные стены из бетона?

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

Зачем армировать бетонные стены: преимущества и недостатки

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

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

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

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

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

Способы армирования монолитных стен

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

Способов армирования стен существует три:

1. Монолитное.
2. Сеточное.
3. Волоконное (дисперсное).

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

Монолитное

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

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

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

Сеточное

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

Волоконное

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

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

Технология выполнения армирования

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Для вязки угла используются “пэшки” из арматуры диаметром 12 мм, их размер 750х175х750 мм.

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

На следующем этапе устанавливаем “эски”, такое название они получили из-за своей формы. Шаг их установки 40 см, в шахматном порядке.

Бывает такое что “эски” не получается поставить, для этого один конец полностью не загибается, после их одевают, а второй конец загибают вручную, с помощью самодельного приспособления как на фото ниже.

На схеме ниже показано как выполняется армирование проема в стене. Для обрамления используется арматура диаметром 16 мм, шаг 100 мм. Защитный слой бетона для арматуры, которая находится по бокам проема – 50 мм, для верхней – 40 мм. К основной арматуре вяжутся “пэшки” из прутов толщиной 8 мм, размер 350х175х350 мм.

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

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

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

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

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

Источник

Пособие Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию

ФГУП «НИЦ «Строительство»

НИИЖБ им. А.А. Гвоздева

АРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ

Пособие по проектированию

Москва

Данное Пособие предназначено для использования при проектировании элементов зданий из монолитного железобетона и восполняет пробел, касающийся их армирования. В нем приведены последние разработки НИИЖБ по эффективным арматурным сталям, таким как стержневая классов А500С и А500СП и поставляемая в мотках, классов А500С и В500С, в том числе промежуточных диаметров, винтовая и канатная арматура.

Предлагаются новая методика расчета зданий на аварийные нагрузки и рекомендации по их проектированию с учетом предотвращения прогрессирующего обрушения.

В приложениях к пособию приводятся конструктивные требования к армированию основных элементов зданий из монолитного железобетона и примеры конструирования армирования этих элементов в реальных проектах.

Одобрено конструкторской секцией НТС НИИЖБ 13 сентября 2007 г.

Утверждено приказом ФГУП «НИЦ «Строительство» от 17 сентября 2007 г. № 181.

Материалы Пособия могут быть использованы как в практическом проектировании монолитных зданий, так и в учебном процессе по строительным специальностям.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.С. Залесов и д-р техн. наук, проф. В.А. Клевцов.

Замечания и предложения следует направлять в НИИЖБ — филиал ФГУП «НИЦ «Строительство» (тел. 174-75-09, www . niizhb . ru , Россия, 109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6).

1. ЭФФЕКТИВНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Стержневой арматурный прокат

1.2 Арматурный прокат, поставляемый в мотках (бунтах)

1.3 Винтовой арматурный прокат

1.4 Канатные элементы и их применение в предварительно напряженных перекрытиях зданий

2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3 ТРЕБОВАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ЗДАНИЙ ОТ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ

3.1 Очередность расчета по приведенной методике для вновь проектируемых зданий и при экспертизе проектных решений [10]

4 КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

5 АНКЕРОВКА АРМАТУРЫ

6 СОЕДИНЕНИЯ АРМАТУРЫ

6.1 Стыки арматуры без сварки

6.2 Сварные соединения для арматуры всех типов

6.3 Сварные соединения, применяемые для термомеханически упрочненной арматурной стали класса А500СП

6.4 Дополнительные технологические рекомендации по сварке арматурной стали класса А500СП для типовых сварных соединений, а также нетипового стыкового соединения с 3-4 накладками

6.5 Дополнительные технологические рекомендации по сварке арматурной стали класса А500СП для нетиповых сварных соединений

6.6 Механические стыковые соединения

7 ТРЕБОВАНИЯ К ГИБОЧНЫМ ОПЕРАЦИЯМ

8 ПРИЕМКА, ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА АРМАТУРЫ У ПОТРЕБИТЕЛЯ, МАРКИРОВКА, УПАКОВКА

9 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРМАТУРЫ КЛАССОВ А500С И А500СП

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АРМИРОВАНИЮ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Раздел 1. Армирование монолитных фундаментов

Раздел 2. Армирование монолитных стоек и стен

Раздел 3. Армирование монолитных железобетонных балок и плит перекрытия

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИМЕРЫ АРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Раздел 1 Фундаменты

Раздел 2. Вертикальные конструкции цокольного этажа

Раздел 3 Перекрытия цокольного этажа

Раздел 4 Вертикальные конструкции типового этажа

Раздел 5 Перекрытия типового этажа

Раздел 7 Лестницы, ограждения балконов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО ГОССТРОЯ АП-4823/02

10 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

Ввод жилья, строительные материалы

Ввод жилья, млн. м 2

Железобетон; всего **, млн . м 2

сборный железобетон, млн. м 3

предварительно напряженный железобетон. млн. м 3

Стальная арматура всех видов, тыс. т

Высокопрочная напрягаемая арматура, тыс. т

в том числе стержневая классов А800, A т800 и Ат1000

* Данные лаборатории арматуры НИИЖБ

** Оценочные данные ЦПЭ НИИЖБ

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

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

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

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

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

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

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

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

— холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-12 мм.

Класс арматуры по прочности на растяжение обозначается:

А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

В — для холоднодеформированной арматуры.

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

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

При проектировании железобетонных конструкций может быть использована арматура:

— гладкая класса А240 (A-I);

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

До 80-х годов прошлого столетия основной объем производства и применения в строительстве составляла арматура с пределом текучести σ_т=400 МПа. За период 1991 — 1997 основные европейские страны перешли на единый класс свариваемой арматуры периодического профиля для ненапряженных железобетонных конструкций с пределом текучести σ_т=500 МПа (табл. 2).

Страна и стандарт

Класс арматуры и диаметр, мм

BS EN 10080:2005

CAN/CSA G30.18-М 92

ГОСТ Р 52544-2006

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

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

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

Для этого арматура при σ_т=500 Н/мм 2 должна иметь максимальную пластичность при растяжении и изгибе как в целых стержнях, так и после сварки и удельную энергию разрушения на уровне горячекатаной стали класса А240 как при положительных, так и при низких отрицательных температурах [ 1].

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

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

Пособие состоит из двух частей. В первой части приводятся результаты исследований Центра проектирования и экспертизы НИИЖБ в области разработок и внедрения эффективного стержневого и поставляемого в мотках арматурного проката класса прочности 500 МПа. Здесь же приводится оценка потребительских свойств новых видов арматуры в сопоставлении с известными, а также даются рекомендации по их применению в строительстве. Отдельно выделен в издании раздел требований по защите зданий от прогрессирующего обрушения, в котором приводится новая методика расчета с использованием возможностей программного комплекса «Лира 9.2». При рассмотрении вопросов конструктивного характера особое внимание уделялось сопоставлению требований СП 52-101-2003 и СНиП 2.03.01-84 1) . Здесь же приводятся рекомендации по применению арматуры класса А500СП.

1) Отменен с 1 марта 2004 г.

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

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

1. ЭФФЕКТИВНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Стержневой арматурный прокат

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

Расход арматуры в жилищном строительстве Москвы

Класс и сортамент арматуры, мм

Расход стали на 1 м 2 , %

Монолитные здания с шагом более 4,2 м

Средний по многоэтажным жилым домам

монолитные с шагом до здания 4,2 м

Средний расход на 1 м 2 . кг

До 90-х годов прошлого столетия в СССР практически единственным типом периодического профиля стрежневой арматуры был профиль так называемой кольцевой конфигурации по ГОСТ 5781-82 (рис. 1,а).

Рисунок 1 — Основные типы периодического профиля

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

В настоящее время в РФ стержневой арматурный прокат наиболее распространенных классов А400 и А500 выпускается как с кольцевым, так и с «европрофилем», имеющим двухстороннее расположение серповидных поперечных ребер, форма которых регламентируется СТО АСЧМ 7-93 (рис. 1,б). В западно-европейских странах этот профиль начал широко применяться для стержневой арматуры с начала 70-х годов и к настоящему времени практически полностью вытеснил профили других типов.

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

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

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

Это нашло отражение в нормах проектирования разных стран. В международных рекомендациях ЕКБ-ФИП 1970 г. и ряде последующих редакций проекта Еврокода, нормах США расчетные базовые длины анкеровки арматуры в 1,3-2 раза выше, чем требуемые по строительным нормам РФ. Большой объем зарубежных публикаций по исследованиям сцепления за этот период [2] свидетельствует о научной обоснованности таких требований к арматуре с «европрофилем». Это видно на диаграмме рис. 2. где в ретроспективе приведены значения базовых длин анкеровки арматуры периодического профиля класса А400 (420) диаметром до 20 мм в бетоне класса В25 (М350), установленные нормами проектирования разных стран. В отличие от европейских стран, где серповидный профиль занял практически монопольное положение на рынке арматуры, в России, где число производящих apматypy металлургических предприятий велико, продолжают мирно уживаться и серповидный профиль, и традиционный кольцевой профиль по ГОСТ 5781-82. Это положение допускается действующими стандартами и ТУ на арматурный прокат. Стержневая арматура практически любого класса может иметь, один из этих профилей и, следовательно, нереально гарантировать проектировщику, что на объем будет поставляться арматура только одного профиля весь период строительства. Полому в СП 52-101-2003 было сочтено целесообразным принять унифицированное требование к базовой длине анкеровки, дающее некое компромиссное значение l _о,ап для всех применяемых профилей. Очевидно, однако, что при этом оказалась необоснованно сниженной степень надежности конструкций, армированных стержнями с двухсторонним серповидным профилем.

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

Разработанный специально для арматуры класса прочности 500 МПа (А500СП) профиль с условным названием «серповидный четырехсторонний» объединяет в себе положительные особенности как кольцевого, так и серповидного двухстороннего профилей, имеет показатели прочности сцепления с бетоном даже более высокие, чем у профиля по ГОСТ 5781-82 (рис. 3). Кроме того, он позволяет без прокатной маркировки специальных символов безошибочно идентифицировать класс прочности арматуры на поверхности стержней, что практически исключает возможность случайного попадания в конструкции арматуры низшего класса прочности ( рис. 1,в).

Рисунок 3 — Конструкция четырехстороннего серповидного профиля

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

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

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

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

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

Рисунок 5 — Схема взаимодействия растянутого арматурного стержня с окружающим бетоном

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

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

где при F _sn = F_sn1,

F_sn , F_{sn 1} , F_{sn 2} — площади проекции поперечных ребер на плоскость, нормальную продольной оси стержня;

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

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

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

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

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

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

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

Эффективность применения арматурной стали класса прочности 500 МПа

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

Ст3СП, Ст3ПС, Ст3ГПС, 18ГС, 20ГСФ

Документы для поставки

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

Документы для расчета, проектирования и применения в железобетонных конструкциях

Временное сопротивление разрыву σ_в, Н/мм 2

Относительное удлинение δ₅, %

Угол изгиба при диаметре оправки C =3 d

Расчетное сопротивление растяжению R_s, МПа

Расчетное сопротивление сжатию R_sc , МПа

Нормативное сопротивление R_sn , МПа

Применение при отрицательных температурах

Применение дуговой сварки прихватками крестообразных соединений

Вид профиля арматуры, минимальное значение критерия Рема f_R

Эффективность сцепления с бетоном

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

Эффективность сопротивления динамическим нагрузкам

Применение в качестве анкеров закладных деталей

Рекомендуется для повышения надежности

Применение в качестве монтажных петель

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

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

Рекомендуется для повышения надежности

Способ производства проката

Термомеханически упрочненный, холоднодеформи­рованный

Термомеханически упрочненный, холоднодеформированный, горячекатаный

Маркировка класса арматуры

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

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

1.2 Арматурный прокат, поставляемый в мотках (бунтах)

В России для производства железобетонных конструкций широко используется арматурный прокат диаметром до 12 мм, поставляемый в мотках, доля которого в общей потребности в ненапрягаемой арматуре составляет около 30 %, а с учетом проволоки Вр-I диаметром 3-5 мм по ГОСТ 6727-80 может достигать 40-45 % (табл. 5).

Диаметр арматуры, мм

В мотках, в стержнях

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заменяемая арматура классом А400 и А400С

Предлагаемая арматура класса А500/В00

, %

Номиналь­ный диаметр d _н , мм

Номиналь­ная площадь попереч­ного сечения A_{s 1} , мм 2

Норма­тивное сопротив­ление R_{sn 1} , МПа

Номиналь­ный диаметр d _н , мм

Номиналь­ная площадь попереч­ного сечения A_{s 2} , мм 2

Усилие, соответст­вующее R_{s 2} , кН для А500/В00

Норма­тивное сопротив­ление R_{sn 2} , МПа

Расчетное сопро­тивление R_{s 2} , МПа, для А500/В500

Источник