Процент армирования конструкций из железобетона

Процент армирования конструкций из железобетона

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.

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.

Непосредственные расчеты

Схема анкеровки плиты перекрытия.

Если нижний каркас должен доходить до последних перекладин, то его заводят за опору на длину базовой анкеровки, расчет которой производят по формуле:

lo, an = Rsp Asp/(Rbond us), где
Rsp – рассчитываемое сопротивление долевого сечения арматуры растяжению;
Asp – номинальная площадь арматуры (установленной);
Rbond – сопротивление сцепления каркаса и бетона;
Us – периметр по профилю арматуры (по номинальному диаметру).

После того как производят расчет анкеровки, необходимо разобраться, какие хомуты и стержни употребить и как их разместить.

Например, некоторые стержни, которые необходимо довести до опоры, обрывают в пролете, а стержни вязаной арматуры иногда отгибаются, причем тогда, когда их количество больше двух и если они двухсрезные. А когда это четырехсрезные хомуты, их число не должно превышать четырех и их тоже можно отгибать на опоры и на плиты.

Монолитные плиты перекрытия частично или полностью опираются по контуру (периметру), а иногда свободно опираются или имеют защемления на опорах. В конструкциях чаще всего используют консольные перекрытия, которые опираются на одну кромку, или такие плиты, которые опираются на углы (безбалочное перекрытие). Какие из них употребить, зависит от расчета, который производится довольно легко. Для него понадобится:

  • Лист;
  • Карандаш;
  • Линейка;
  • Калькулятор;
  • Знание необходимых формул.

Плиты, как и балки, могут быть однопролетные – разрезные (шарнирные и с нешарнирным опиранием), неразрезные – консольные (многопролетные).

Перевод погонных метров в тонны

Чтобы перевести погонный метраж в килограммы или тонны нужно обладать информацией о том, сколько весит 1 метр данной металлопродукции определённого диаметра. Самые распространённые виды имеют следующие показатели:

  • 16 – 1578.
  • 14 – 1208.
  • 12 – 888.
  • 10 – 617.
  • 8 – 395.
  • 6 – 222.

Показатели массы элемента, повышающего прочность, для 1 м³:

  • 12-14,4*888=12787,2 г (12,787 кг).
  • 8-28,8*395=11376 г (11,376 кг).
  • Итоговый вес – 12,787+11,376=24,163 килограмма (0,024 тонны).

Показатели массы металлоизделия для ленточного фундамента (из примера №2):

  • 10-240*617=148080 г (148,08 кг).
  • 6-300*222=66600 (66,6 м).
  • Общий вес – 148,08+66,6=215,4 килограмма (0,216 т).

Рассчитать, сколько понадобится материалов для создания армирующей несущей конструкции любого фундамента не составит труда, если знать обозначенные выше принципы. Это нужно для того, чтобы приобрести достаточное количество стройматериалов и избежать лишних затрат.

Видео по теме: Как рассчитать расход арматуры

Сплошная плита

Толщина перекрытия чаще всего принимается равной 200 мм. Армирующий каркас в этом случае включает в себя две сетки, расположенные друг над другом. Такие сетки нужно связать из стержней диаметром 10 мм. В середине пролета устанавливают дополнительные пруты усиливающей арматуры в нижней части. Длина такого элемента назначается 400 мм или более. Шаг дополнительных прутов принимают таким же, как шаг основных.

В местах опирания нужно тоже предусмотреть дополнительное армирование. Но располагают его в верхней части. Также по торцам плиты нужны П-образные хомуты, такие же как в фундаментной плите.

Пример армирования плиты перекрытия

Расчет армирования плиты перекрытия по весу для каждого диаметра стоит выполнить до закупки материала. Это позволит избежать перерасхода средств. К полученной цифре прибавляют запас на неучтенные расходы, примерно 5%.

Вязка арматуры монолитной плиты

Для соединения элементов каркаса между собой пользуются двумя способами: сварка и связывание. Лучше вязать арматуру для монолитной плиты, поскольку сварка в условиях строительной площадки может привести к ослаблению конструкции.

Для выполнения работ используют отожженную проволоку, диаметром от 1 до 1,4 мм. Длину заготовок обычно принимают равной 20 см. Существует два типа инструмента для вязания каркасов:

  • крючок;
  • пистолет.

Второй вариант существенно ускорят процесс, снижает трудоемкость. Но для возведения дома своими руками большую популярность получил крючок. Для выполнения задачи рекомендуется заранее подготовить специальный шаблон по типу верстака. В качестве заготовки используют деревянную доску шириной от 30 до 50 мм и длинной до 3 м. На ней делают отверстия и углубления, которые соответствуют необходимому расположению арматурных прутов.

Правильный порядок работ

Вначале собирают нижнюю сетку. Для этого на рабочем поле выкладывают продольную и поперечную арматуру перпендикулярно друг к другу, соблюдая проектный шаг между элементами.

После фиксации деталей в местах пересечения крепят вертикальные прутки. Затем монтируют верхний пояс армокаркаса.

По окончании сборки проверяют соответствие размеров проектным значениям.

Фиксация стержней может проводится двумя способами:

  1. С помощью вязальной проволоки и специального крючка или реверсивного устройства.
  2. Методом электросварки.

Последний вариант позволяет значительно сократить время работы, но остается риск перегрева металла, в результате чего снизится прочность всей силовой конструкции. Поэтому эксперты рекомендуют вязать арматуру ручным или полуавтоматическим способом.

Читайте также  Расчет наливного пола

Готовый каркас укладывают на рабочее поле на подпорки, соблюдая технологическое расстояние между дном конструкции и стенками опалубки.

Продольное армирование.

Продольное армирование применяют:

  • во внецентренно сжатых элементах с большими эксцентриситетами, выходящими за пределы ядра сечения, в которых армирование поперечными сетками неэффективно;
  • в центрально и внецентренно сжатых элементах с небольшими эксцентриситетами при отношениях λh = lo / h > 15или гибкостях λi = lo / i > 53 ;
  • в сжатых элементах при воздействии вибрационных и сейсмических нагрузок;
  • в изгибаемых элементах (перемычках, стенах);

Продольное армирование используется для:

  • повышения прочности кладки;
  • повышения устойчивости отдельных конструкций и здания в целом;
  • увеличения сопротивляемости кладки растягивающим усилиям при внецентренном сжатии и изгибе;
  • увеличения сопротивляемости вибрационным и сейсмическим воздействиям;
  • обеспечения монолитности всего сооружения.

Для продольного армирования используются арматурные стали А240-А400 и хомуты из стали А240, В500. Арматурные каркасы продольного армирования обычно делаются вязанными, поскольку при возведении кладки приходится сдвигать хомуты.

Продольная арматура может быть установлена внутри кладки и снаружи в пазах:

Типы армированных элементов: а — с железобетонной обоймой; б – с продольным армированием;

в – комплексные конструкции. (1 – кладка, 2 – бетон, 3 – продольные стержни, 4 – хомуты.)

Раствор для кладки должен быть маркой не менее 25, в открытых и подземных конструкциях не ниже 50. Защитный слой продольной арматуры в столбах и балках – 20 мм, стенах 10 мм для закрытых помещений и, соответственно, — 25 мм и 15 мм на открытом воздухе, 30 мм и 20 мм в фундаментах и резервуарах. Для хомутов толщина защитного слоя не менее 10 мм.

Толщина швов, в которых размещаются арматурные стержни должна превышать диаметр стержня не менее, чем на 4 мм.

Внутреннее армирование применяется в столбах с меньшей стороной сечения не менее 640 мм (2.5 кирпича) при воздействии агрессивной среды или высокой температуры.

Диаметр продольной арматуры в этом случае принимается не менее d = 8 мм, а хомуты 3-8 мм с шагом не более 20 d при внутреннем расположении арматуры и не более 15d при наружном расположении. Хомуты располагаются в горизонтальных швах кладки.

Минимальный процент армирования в столбах и простенках принимается:

  • Для продольной сжатой арматуры µmin = 0.1%;
  • Для продольной растянутой µmin = 0.05%;

С какой целью выполняют армирование плиты

Армирующий каркас является необходимым элементом фундаментной плиты. Однако многие строители пренебрегают этим этапом, считая, что бетон самостоятельно способен противостоять нагрузкам. Чтобы разобраться с вопросом, зачем нужно армирование фундамента, нужно знать, какие проблемы решает этот элемент. В частности речь идет о следующем:

  • Армирующий каркас делает основание прочнее, что позволяет противостоять нагрузкам больше, чем плита из обычного цемента.
  • Чистый бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие, но плохо выдерживает изгибы. Металлические прутья не позволяют бетонной плите сгибаться от неравномерного давления. В результате снижается риск неравномерной усадки дома.
  • Армирующий каркас не позволяет бетонной плите деформироваться в результате вспучивания и подвижек грунта. Кроме того усиленный фундамент не боится резкой смены температуры и грунтовых вод. Следовательно, можно сделать вывод, армирование увеличивает срок эксплуатации и основания, и всей постройки.

Создание армирующего каркаса регламентируется специальными документами, где указаны рекомендуемые правила и размеры арматуры.

Какой расход арматуры для фундамента

Приобретая стройматериалы для монолитных оснований, рекомендуется сделать предварительный расчет, иначе одного элемента конструкции может не хватить, другого компонента будет в излишке. А металл — это дорогостоящий стройматериал, поэтому нужно точно знать его расход на 1 куб бетона.

Исходные данные

Сведения, которые нужны для расчетов:

  • тип бетонного пола (фундаментной конструкции);
  • тип почвы в регионе, где выполняются строительные работы;
  • ширина, высота ж/б основания;
  • масса конструкции;
  • класс, сечение металлических стержней.

Методика расчета потребности арматуры

Пример выполнения расчета металла для армирования бетонных сооружений:

  • грунт на участке плотный, характеризуется высокими несущими показателями;
  • основание обустраивается под деревянный загородный дом.

Расчет бетонных основ с арматурой для пучинистых и плывущих грунтов рекомендуется доверять опытным инженерам.

Плитный фундамент

Согласно технологии строительства плитного фундамента армирующий каркас изготавливается из стальных стержней Ø 1 см с шагом 0,2 м.

Расчет прутьев для армопоясов:

  • параметры бетонной плиты — 6 х 6 м;
  • для такой площади понадобиться 31 стержень для поперечного расположения и 31 стержень для продольного размещения;
  • всего необходимо 62 металлических стержня длиной 6 м для обустройства одного армопояса;
  • каркас предусматривает 2 пояса армирования, поэтому для их обустройства нужно 124 стержня из металла;
  • необходимый металл в погонных метрах составляет — 124 шт. x 6 м = 744.

Армирующие пояса нужно соединить между собой такими же металлическими прутами, длина которых зависит от толщины металлической конструкции. Связка армопоясов делается во всех местах пересечения горизонтальных стержней. Соответственно количество вертикальных стержней составляет 31 х 31 = 961 шт.

Высота конструкции из стали зависит от толщины бетонной плиты. При этом каркас дополнительно покрывается бетонным слоем толщиной 5 см.

Расчет связующих стальных стержней для монолитной плиты толщиной 0,2 м:

  • количество связующих элементов — 961;
  • длина стержней = 0,2 — 0,1 = 0,1 м;
  • перевод в пог. м — 0,1 х 961 = 96,1.

Общий метраж арматуры для сооружения армирующего каркаса составит:

Объем бетона (м³) для монолита = 6 х 6 х 0,2 = 7,2.

Ленточный фундамент

Отличие ленточного основания от плитного в геометрии стального каркаса.

При армировании бетонной ленты армопояса выполняются чаще всего из двух горизонтальных металлических прутьев каждый. Связка армопоясов выполняется с шагом 0,5 м.

При вычислении погонных метров арматуры учитывается периметр фундаментного основания, в т. ч. под внутренними несущими стенами возводимого здания.

Перевод метров погонных в тонны

Стальные стержни чаще продаются по массе, а не метражу. Поэтому после расчета полученный метраж металла переводится в килограммы.

Чтобы осуществить перевод значений, надо знать удельный коэффициент прутьев из металла, который составляет:

  • для металлических изделий Ø 10 мм — 0,617;
  • для Ø 14 мм — 1,21.

При умножении удельного веса на значение в метрах получается масса стальных изделий в кг. Чтобы перевести значение в тонны, надо килограммы разделить на 1000.