Анкеровка и нахлест арматуры различия
Перейти к содержимому

Анкеровка и нахлест арматуры различия

  • автор:

Принципиальное отличие анкеровки и нахлеста арматуры

Добрый вечер уважаемые форумчане! Подскажите пожалуйста в чем же принципиальная разница между анкеровкой и перепуском стержней арматуры, а именно в чем отличие работы бетона и арматуры в данных соединениях? Просьба не писать всем известные определения из СП и справочников.
В качестве иллюстрации данного вопроса прикрепляю схемку. Хочется понять, будут ли оба решения обеспечивать похожую работу? Данная картинка представляет собой упрощенный вариант (если раскрыть угол) сопряжения крайней стены с перекрытием, когда шаг арматуры плиты скажем 200мм, а шаг арматуры стены 300мм.

Анкеровка и нахлест арматуры различия

Перед нанесением клея, арматурную сталь нужно выправить на специальном станке, очистить от грязи и ржавчины, по возможности обезжирить поверхность. Перед приготовлением клея, компоненты взвешиваются, отмеряются и тщательно измельчаются в заданных пропорциях.

Удобнее всего измельчение и перемешивание производить в вибромельнице. Температура нагрева материалов в вибромельнице в процессе измельчения не должна превышать 80 градусов. Изготовленный клей можно хранить в течении трёх лет в сухом, проветриваемом помещении.

На стержни клей наносится с использованием специальной установки. Толщина пленки, которую образует клей, должна составлять 1,5-2 мм над поверхностью арматуры. Затем на клей наносят волнообразные рифления с помощью роликов, высота волн – 2 мм, шаг – 6-8 мм.

Такую операцию рационально производить у выхода установки, где наносится клей, либо непосредственно перед укладкой арматурных стержней в опалубку, перед этим прогрев арматуру до 100 градусов.

Анкеровка клеящей смолой

Анкеровка клеящей смолой

При хранении стержни с нанесенным клеем должны быть защищены от попадания влаги и прямых солнечных лучей. Транспортировка стержней допускается любым транспортом, с использованием упаковки, которая защищает от ударов и трения.

В случае повреждения пленки клея при транспортировке, её можно восстановить нанесением дополнительного слоя размягченного при температуре 100 градусов клея, либо растворенного в ацетоне. После того, как арматура на эпоксидном клее установлена в опалубку, следует минимизировать её возможные соприкосновения с другими стержнями.
к меню ↑

2.1 Сварные соединения арматуры

Арматура горячекатаного типа с гладким или периодическим профилем, с применением арматурной проволоки, и закладные детали, должны иметь возможность сварного соединения меду собой и плоскими элементами прокатной стали контактной сваркой, которая может быть точечной и стыковой.

В некоторых случаях допускается использование дуговой и ручной сварки, в тех случаях, когда это не противоречит условиям использования стали. Для этого нужно приобретать арматуру свариваемого класса А500С. Арматура А400 не подходит для этих целей.

Типы и способы сварки закладных деталей с арматурой нужно назначать, учитывая правила эксплуатации конструкций, показатели свариваемости стали и технологических возможностей предприятия, что изготавливает стальную продукцию.

Соединение сваркой

Крестообразные соединения, в случае их выполнения контактно-точечной сваркой, должны обеспечить восприятие сетками напряжения, которое будет не меньше расчетного сопротивления. Такие соединения можно применить для обеспечения определенного расположения стержней по отношению друг к другу в процессе как транспортировки, так и укладки в бетон.

Заводские условия предполагают возможность изготовления арматурных каркасов, сеток при помощи контактно-точечной сварки, а также стыковой. При изготовлении закладных деталей – рекомендуется выбрать сварку под флюсом, которая применяется для тавровых соединений. Нахлесточные же можно создать при помощи контактно-рельефной сварки.

В процессе монтажа готовых изделий предпочтительнее использовать полуавтоматические виды сварки, они позволяют произвести должный контроль качества итоговых соединений.
к меню ↑

2.2 Соединение внахлест

Стыки арматуры, которая не напрягается, внахлест, применяется при вязке и стыковке каркасов и сеток, при этом диаметр не должен превышать 36 мм. Стыки стержней внахлест допускаются лишь в растянутых местах элементов изгиба, в зонах полного использования арматурной стали.

Стыки элементов сжатой и растянутой арматуры, а также сеток, должны иметь перехлест в рабочем направлении не менее величины Lan. Стыки сварных и вязаных конструкций в нахлест должны быть расположены вразбежку. Стыкование в нахлест стержней без разбежки может допускаться только при конструктивном армировании, а также в зонах использования арматуры менее чем на 50%.

Стыки в нахлест из гладкой стали А1 должны быть выполнены так, что в зоне стыкуемых сеток по длине нахлеста установлено не менее 2 поперечных стержней. Подобный тип стыков может использоваться при стыковке в нахлест каркасов, в которых арматура расположена в одностороннем порядке.

Стыки сеток в нерабочем расположении требуется выполнять в нахлест между крайними рабочими стержнями. При вязке, перехлест элементов следует располагать в точках минимальных изгибающих и крутящих моментов. При невозможности такой операции, значение нахлеста необходимо установить не менее чем на 90 диаметров арматуры. Крестообразный перехлест может быть усилен вязальной проволокой или специальными хомутами.

Нахлест и связка арматуры

Нахлест и связка арматуры

Перехлест и его длина напрямую зависят от диаметра используемой арматуры. Как правило, для таких целей используется рифленая арматура А3, что и дает возможность расчитать протяженность нахлеста. Таблица по СНиП предполагает следующие значения:

Арматура 10 300 мм
Арматура 12 380 мм
Арматура 16 480 мм
Арматура 18 580 мм
Арматура 22 680 мм
Арматура 25 760 мм

Портал об арматуре » Армирование » Какими способами можно выполнить анкеровку арматуры?

Обсуждение: есть 1 комментарий

По СНиПу нахлест периодической арматуры диаметром 12 мм должен быть не менее 50 диаметров,что соответственно 600мм,а не 380.Не вводите людей в заблуждение и да будет вам счастье!

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Все об анкеровке арматуры

Процесс армирования арматуры является крайне важным элементом, без которого невозможно нормальное создание монолитных конструкций, ведь он влияет на надежность и долговечность будущей постройки. Этот процесс заключается в формировании каркаса из металлических стержней. Он помещается в бетон, которым его заливают. Для формирования применяют вязку либо сваривание. Но при перевязке будет важен правильно просчитанный нахлест для арматуры. Если его недостаточно, то соединительная прочность будет небольшой, что негативно скажется на фундаменте и его эксплуатационных характеристиках, в частности. Поэтому попытаемся разобраться, как делается соединение внахлест при вязке и при сварке, что называют анкеровкой, как правильно производить расчет.

Что это такое и где применяется?

Арматурной анкеровкой в бетоне называют процесс запуска стержней из металла за сечение на длину части передавания усилий с прутов на железобетон. Говоря более простым языком, речь идет о закреплении кончиков прутьев армирования в бетонной толще. Значение данного процесса крайне сложно переоценить по причине того, что от правильности его выполнения будет зависеть прочность, качество железобетонного монолита, а также его способность к выдерживанию различного рода нагрузок.

Арматура должна осуществлять усиление конструкции, выполненной из бетона, принимать на себя нагрузки, повышать надежность, цельность и долговечность монолита. Отметим, что части арматуры обычно бывают как жесткими, так и гибкими. А делают их из материалов композитного характера либо стали. Габариты и вариант закрепления должен определяться характеристиками и эксплуатационными нормами некоторых участков, где происходит передача нагрузки с металлических прутов на сам материал. Методик осуществления анкеровки бывает несколько. Но для подбора правильного метода следует посчитать необходимые параметры и определить ряд характеристик, среди которых можно назвать нормы анкеровки, методику закрепления и так далее.

При осуществлении заливания фундамента дома либо иного сооружения из бетона вопросы долговечности и прочности конструкции будут основными. Если соблюдать все строительные нормативы, то дополнительный каркас, что сделан из металла, окажет укрепляющее воздействие на конструкцию и существенно увеличит ее долговечность. Кроме того, основание будет меньше подвергаться разрушительному воздействию времени и различных природных факторов.

Если же правила и нормы, прописанные в СНиП, не соблюдать, то фундамент дома будет непрочным, что может привести даже к разрушению постройки. А это уже может стать причиной человеческих жертв. Это связано с тем, что неправильно подобранный перехлест арматуры становится причиной того, что бетон в ряде мест попросту не затвердевает. И именно это ослабляет конструкцию.

Чтобы создать качественный и прочный каркас, есть несколько вариантов, один из которых – вязка, для нее используется нахлест.

Как рассчитать длину стыка?

Быстро осуществить расчеты поможет специальная таблица, куда могут входить различные величины. Обычно таблицы подобного типа являются составными частями софта для расчета анкеровки на компьютере. Применение подобной методики подойдет для непрофессионального возведения зданий. В профессиональном строительном секторе таким образом проводят исключительно расчет предварительного типа. А вот финальные результаты получают при использовании специальных формул. Для осуществления расчетов с их применением требуется иметь опыт в строительной сфере и образование инженера. Так что начинающим строителям можно определить лишь приблизительные показатели с применением таблиц, ПО и графиков либо обратиться к профессионалам.

Принимая в расчет факт, что от проведения хорошей анкеровки будет зависеть финальный итог работ и прочность полученной конструкции, лучше будет воспользоваться услугами профессионалов. Если говорить о той части, которую можно выполнить самостоятельно, то следует понимать, что для правильного подсчета длины стыковки арматуры требуется принять в расчет вышеупомянутые показатели. Важно поддерживать нужную величину, что будет закладываться в железобетон. Расчет требуется осуществить как можно точнее.

Чтобы определить длину анкеровки проектанты, применяют графики, что составлены на основе групп элементов армирования и показателей напряжения в прутках. Рекомендованную длину стержня арматурного типа вычисляют по следующему алгоритму:

  • требуется определить показатель растяжки по оси абсцисс;
  • линия опускается до требуемого класса бетона;
  • теперь должна быть найдена точка пересечения перпендикуляра от вышеупомянутой оси с найденным отрезком;
  • осуществив обозначения точки Ra, следует провести параллель до ординатной оси;
  • найденная точка даст возможность получить наилучший показатель длины стержня арматуры.

Следует добавить, что такой методикой пользуются для использования иных графиков. Если возможности выдержать минимальный размер длины закрепления нет, то следует разместить на арматурных кончиках спецэлементы.

Делают крепежи такого типа в качестве крючков, углов и пластин.

Об отличиях анкеровки арматуры плит перекрытий Г-образными и П-образными стержнями

Рамные узлы соединения плит перекрытий со стенами — это неотъемлемая часть монолитных ж/б зданий. Для восприятия опорного момента в узле, верхнюю арматуру плиты необходимо надежно анкеровать в стену. В настоящее время используется три основных типа анкеровки верхней арматуры: анкеровка отгибом основной арматуры в стену (вверх или вниз), анкеровка с установкой Г-образных дополнительных стержней (также вверх или вниз) и анкеровка с установкой П-образных арматурных стержней (вместо Г-образных).

В чем же отличие между этими тремя типами анкеровки?

Определяющим фактором при выборе типа анкеровки является диаметр основной арматуры плиты и усилия в узле, от этого зависит длина анкеровки, возможный радиус загиба арматуры и необходимость дополнительной арматуры. В реальных конструкциях, из-за небольшой толщины стен (180-200 мм), требуемый нормами прямой участок сделать не удается, поэтому, в рамном узле арматура должна загибаться по увеличенному радиусу (10d(1-Lпрям.уч./Lанк), см. Пособие к СП 52), а не по обычному радиуса загиба по ГОСТу на арматуру (гарантирующему только целостность поверхности арматурного стержня). Это делается для того, чтобы избежать большой концентрации напряжений в бетоне в точке перегиба. В литературе также встречается анкеровка с установкой поперечных стержней в местах перегиба (см. «Standard Method of Detailing Structural Concrete»). Считается, что отгибаемый растянутый стержень, при растрескивании бетона в зоне загиба (смятии), зацепится за поперечный стержень, но это конструктивное мероприятие, методики расчета данного стыка нет.

Самой простой и экономичной является анкеровка с помощью отгибания основной арматуры плиты. Почему данный вид анкеровки не является единственным? Это связано с особенностью возведения ж/б конструкций, армирование плит начинается после бетонирования вертикальных конструкций и шов бетонирования под плитой не позволяет завести арматуру плиты на необходимую длину в стену. Самое очевидное и простое решение — отогнуть арматуру вверх, но это нельзя делать в плитах покрытия, так как вышележащих стен уже нет и арматуру плиты необходимо соединить с арматурой нижележащей стены для равномерной передачи момента с плиты на стену. Кроме того есть сложности и с местами, где располагаются дверные проемы, в этих местах также отогнуть арматуру вверх не получится.

Есть и другие причины, по которым нельзя обойтись только отгибанием основной арматуры, например, концентрация моментов во внутренних углах стен (лестнично-лифтовые блоки), на этих участках, как правило, требуется дополнительная арматура. В этом случае приходится считать необходимую длину отгиба и после этого принимать решение о типе дополнительной арматуры. Удобнее использовать U-образные арматурные элементы, так как нет необходимости устанавливать заранее в стены, в уровне перекрытий, дополнительные стержни для плиты и не нужно потом их отгибать в плиту. U-образные элементы можно монтировать вместе с армированием плиты перекрытия. Однако, применение U-образных элементов ограничено используемым диаметром арматуры. Если по расчету требуется дополнительно установить арматуру диаметром 20 мм, а плита толщиной 200 мм и менее, то U-образные элементы делать нельзя, так как в результате загиба может повредиться поверхность арматуры и уменьшится несущая способность рамного узла. В таких случаях используют L-образные стержни или приваривают стальные фиксаторы из поперечной арматуры или пластин. Кроме того, U-образные элементы (нижняя часть которых выходит за грань стены в зону нижней арматуры плиты) нельзя использовать, если по расчету требуется нижняя арматура, так как бетон передает сжимающие напряжения на арматуру и U-образный элемент будет воспринимать дополнительное усилие в нижней зоне плиты, т.е. стержень будет подталкиваться снизу и дополнительно растягиваться сверху. В таком случае, узел должен быть запроектирован из двух Г-образных элементов (один вверх — из нижней зоны плиты с анкеровкой в стену следующего этажа, а другой вниз — из верхней зоны плиты с анкеровкой в стену нижнего этажа). Такие узлы применяют на нижних этажах, где из-за осадок может требоваться нижняя арматура. Действующие нормы также разрешают использовать U-образные стержни для рамных узлов при раскрывающих узел моментах, когда нижняя грань плиты растянута. В этом случае необходимо добавлять дополнительный наклонных стержень (см. рис. 10.2 «б» СП 63 и рисунок J.4 «b» ТКП EN 1992-1-1-2009). U-образные стержни, можно использовать, если оба участка стержня растянуты (например в верхней зоне балок), т.е. U-образный стержень устанавливается параллельно плоскости плиты и не заходит в нижнюю зону, при этом он должен охватывать вертикальные арматурные стержни в стене или колонне. Также U-образные стержни применяют для обрамления торца плиты в зоне отверстия либо на свободных торцах плиты, в этом случае стена отсутствует и такой стержень воспринимает крутящий момент. Эффективнее всего использовать U-образные элементы, когда требуется верхняя арматура небольшого диаметра (8-10 мм), можно уменьшить шаг и диаметр арматуры, чтобы использовать U-образные элементы и тем самым упростить и ускорить возведение плит перекрытий. В любом случае, при использовании U-образных арматурных элементов, в местах загиба необходимо устанавливать (или приваривать) перпендикулярные стержни.

В каждом конкретном случае нужно подробно проанализировать все места, где необходимо отгибать арматуру и принять унифицированное решение, которое лучше всего подойдет для всех рамных участков плиты и с точки зрения трудозатрат, и с точки зрения стоимости и удобства монтажа. При балочных перекрытиях чаще всего отгибают верхнюю арматуру балки в стену или колонну, при безбалочных чаще всего устанавливают дополнительные U-образные элементы, но при этом уменьшают шаг, чтобы арматура была диаметром не более 10 мм. На плите покрытия устанавливать U-образные элементы не рекомендуется, в таких случаях отгибают арматуру стены, а если нужна дополнительная арматура, также устанавливают ровные стержни в стену до бетонирования, а потом отгибают в плиту. Минус данного способа в том, что трудно проконтролировать требуемый радиус загиба стержней.

Standart Metod of Detailing Structural Concrete

Рис. 1. Фрагмент из британских норм по железобетону

Рис. 2. Еще один вариант анкеровки верхней и нижней арматуры

Рис. 3. Требования к Г-образным стержням в США

Фрагмент с ресурса: http://www.housingauthority.gov.hk/common/pdf/business-partnerships/resources/concrete.pdf)

Рис. 4. Анкеровка арматуры путем её отгиба при наличии прямого участка (l1) или при его отсутствии (из Пособия к СП 52-101-2003). В соответствии с пунктом 3.125 Руководства по конструированию 1978 г. дополнительные хомуты, препятствующие разгибанию стержня должны устанавливаться с шагом 100 мм

Рис. 5. Анкеровка арматуры на защемленных опорах (из Пособия к СНиП 2.06.08-87). а, е — путем запуска стержней на длину lan; б — с помощью привариваемых анкерующих стержней; в — путем приварки стержней к закладным деталям; г — путем отгибания стержней; д -путем отгибания стержней и постановки дополнительных хомутов; 1 — анкерующая деталь; 2 — закладная деталь; 3 — дополнительные хомуты, препятствующие разгибанию стержня; I — граница зоны анкеровки; II — бетонный массив; III — сжатая зона

Рис. 6. Два типа анкеровки с помощью загиба арматуры (из японского стандарта JSCE 2007): (а) — при загибе стержня по радиусу не менее 10 его диаметров, эффективной считается вся длина, включая изогнутую часть; (b) — если радиус загиба менее 10 диаметров стержня, но прямой участок за зоной загиба не менее 10 его диаметров, то прямой участок считается эффективным

Рис. 7. Пример определения радиуса загиба арматуры диаметром 25 мм по BS 8110 (Источник: «https://issuu.com/mebuild/docs/191283720-reinforced-concrete-desig»)

Рис. 8. Указание для радиуса отгибаемой арматуры из НиТУ 123-55 и СНиП II-В.1-62. Не смотря на то, что нормы разрешают отгибать арматуры в теле бетона по радиусу 10d, однако не рекомендуется размещать отгибаемую арматуру близко к наружной грани бетона: « Отгибать стержни, расположенные непосредственно у боковых граней балок, не рекомендуется . Стержни с отгибами располагают на расстоянии не менее 2d от боковых граней балки (Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию. Москва 2007)», это требование относится и к отгибаемой арматуре возле вертикальной или горизонтальной грани плиты перекрытия

Рис. 9. Допустимые диаметры оправки для арматурных стержней (из ТКП EN 1992-1-1-2009)

Рис. 10. Диаметры оправки арматуры разных классов из «Методическое пособие Проектирование железобетонных конструкций с применением сварных сеток и каркасов заводского изготовления. Москва 2016»

Рис. 11. Анкеровка с помощью анкерной пластины. Американские нормы (ACI).

Рис. 12. Горизонтальные и вертикальные хомуты воспринимают растягивающие усилия в узле и упрочняют узел в зоне анкеровки верхней арматуры (ACI).

Рис. 13. Дополнительные П-образные хомуты для анкеруемого в верхней зоне колонны арматурного стержня. Использование П-образных стержней для анкеровки продольной арматуры допускается пунктом 10.3.21 СП 63.13330.2018: «- с установкой дополнительных арматурных изделий в виде П-образных стержней с заведением концов в сжатую зону бетона на длину анкеровки»

Рис. 14. Примеры установки дополнительной арматуры на длине анкеруемого стержня с отгибом, из ACI 318

Рис. 15. Расположение хомутов перпендикулярно и параллельно арматурному стержню

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 16. Фрагмент из «Рекомендаций по проектированию железобетонных монолитных каркасов с плоскими перекрытиями. 1993 г.». Аналогичные узлы показаны и в «Сборник норм и правил по проектированию железобетонных безригельных каркасных зданий с плоскими плитами перекрытий. Краснодар — 2006»

Рис. 17. Фрагмент из книги «Руководство для проектировщиков к Еврокоду 2: проектирование железобетонных конструкций: руководство для проектировщиков к EN 1992-1-1 и EN 1992-1-2» о необходимости установки П-образных элементов на свободном краю плиты в зоне колонн

Рис. 18. Схема распределения напряжений в арматурном стержне.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 19. Напряжения в арматурном стержне при при отгибе на 90 и 180 градусов.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 20. Соединение балки с колонной.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 21. Примеры образования трещин в результате экспериментов на выдергивание.

Фрагмент книги с ресурса: http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/1326.pdf /p>

Рис. 22. Распределение усилий в узле соединения балки с колонной.

Рис. 23. Два типа трещин, которые могут образоваться в колонне при двух вариантах анкеровки арматуры балки

Рис. 24. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при различных вариантах анкеровки арматуры балки.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal.aspx?m=details&ID=51685465 /p>

Рис. 25. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при растянутом узле. Австралийские нормы.

Фрагмент книги с ресурса: https://books.google.ru/books?id=8tSYCgAAQBAJ&pg=PA664&lpg=PA664&dq=Australian+Standards+on+Concrete+Structures+(AS3600+-2001)&source=bl&ots=TKda9zBmin&sig=6c6M3Yx4xEFtgtqh_RANkG_Zwvk&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwi_q6Puvv7TAhWIFZoKHXWGCJkQ6AEISzAG#v=onepage&q&f=false/p>

Рис. 26. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при сжатом узле. Австралийские нормы.

Фрагмент книги с ресурса: https://books.google.ru/books?id=8tSYCgAAQBAJ&pg=PA664&lpg=PA664&dq=Australian+Standards+on+Concrete+Structures+(AS3600+-2001)&source=bl&ots=TKda9zBmin&sig=6c6M3Yx4xEFtgtqh_RANkG_Zwvk&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwi_q6Puvv7TAhWIFZoKHXWGCJkQ6AEISzAG#v=onepage&q&f=false/p>

Рис. 27. Распределение напряжений в расходящемся узле

Рис. 28. Пример армирования жестких узлов из СП 63.13330.

Рис. 29. Пример армирования жестких узлов из ТКП EN 1992-1-1-2009.

Испытание рамного узла соединения балки и колонной большого сечения

Рис. 30. Схемы армирования угловых сопряжений
железобетонных конструкций (из Пособия к СНиП 2.06.08-87);
а — при наличии сжатой арматуры; б — при отсутствии сжатой
арматуры; в — при массивных конструкциях; 1 — сжатая арматура; 2 — сварка; 3 — армосетки; 4 — неравнобокие уголки (приварить)

Рис. 31. Примеры армирования наклонных ригелей.

Фрагмент взят с ресурса: http://detailsconstructifs.cype.fr/FIX130.html

Рис. 32. Схема армирования узла сопряжения наклонного ригеля а — при угле сопряжения менее 160 град, б — то же при угле сопряжения более 160 град (Руководство по конструированию 1978 г)

Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - Мураш2.jpg

Рис. 33. Фрагмент из книги В. И. Мурашова «Расчет железобетонных элементов по стадии разрушения», 1938 г.

Рис. 34. Схема определения требуемой длины изогнутой части стержня в узле, зависящей от значения требуемой величины анкеровки ld и меньшим из углов между осью одного из растянутых стержней и равнодействующей усилий С3 (ACI 318-19)

Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - Мураш3-1.jpg

Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - Мураш4-1.jpg

Рис. 35. Фрагмент из книги В. И. Мурашова «Расчет железобетонных элементов по стадии разрушения», 1938 г.

Рис. 36. Из книги: «ЖЕЛЕЗОБЕТОН его расчет и проектирование. Рудольф Залигер. Москва 1931 г.»

Рис. 37. Стык Г. П. Передерия: а — при осевом растяжении плиты; б — при изгибе. Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства

Аналог стыка Передерия используется при строительстве сооружений гражданской обороны (убежищ) в Швеции. Применение этого стыка позволило строить ж/б убежища внутри существующих зданий, применять сборные конструкции и сократить время строительства данных сооружений. Также он используется при строительстве тоннелей. (Данный стык может также применяться, например, при строительстве подземных паркингов из сборных элементов). Выполнение арматурных П-образных деталей на заводе позволяет уменьшить ошибки, связанные с гнутьем арматуры больших диаметров, так как увеличение диаметра приводит к увеличению радиуса загиба, что, в условиях обычных строительных площадок, часто приводит к нарушениям величины радиуса загиба арматуры.

В статье: «Structural Behaviour in Concrete Frame Corners of Civil Defence Shelters. Non-linear Finite Element Analyses and Experiments. Morgan Johansson. Sweden 2000» автор описывает проведенное в Швеции экспериментально-аналитическое исследование стыка железобетонных плит со стенами, в котором показывает, отличия в работе стыка при разном типе армирования. Далее приводятся фрагменты данного исследования.

Рис. 38. Стыки (а) и (b) были рекомендованы к использованию в шведских нормах проектирования убежищ, стык (c) — новый тип стыка, который предлагает автор исследования, вместо двух прежних стыков

В статье автор обращает внимание на требование шведских норм о величине максимального армирования узла для возможности пластической работы стыка и перераспределения усилий, чтобы большие усилия не концентрировалось в одном месте конструкции и не происходило хрупкого разрушения. Это особенно важно для сооружений гражданской обороны, на которые действуют импульсные (мгновенные) нагрузки большой силы. Поэтому одной из задач исследования была задача уменьшения количества арматуры в данном узле с сохранением несущей способности.

Рис. 39. Примеры конструкций с рамными узлами

Расходящийся угол

При рассмотрении расходящегося угла очевидным является наличие трещины с внутренней стороны угла, в точке соединения конструкций, однако, при работе узла возникает и вторая, диагональная, трещина. Усилия сжатия, как бы упираются во внешний угол и растягивающие усилия отсоединяют внутреннюю часть узла от наружной, и, при отсутствии там арматуры, появляется диагональная трещина.

Рис. 40. Пример образования диагональной трещины при неправильном армировании расходящегося угла

Рис. 41. На рисунке (а) показана ферменная идеализация распределения напряжений в расходящемся узле, описанная Нильссоном в 1973 г., на рисунке (b) показано распределение напряжений, сделанное автором исследования с заменой параболической (экспериментальной) эпюры напряжений на треугольную

Одним из вариантов решения проблемы образования диагональной трещины отрыва является установка диагональной арматуры, соединяющей наружный и внутренний углы. Однако, такое решение не в полной мере решает проблему, диагональная арматура находится на некотором расстоянии от грани бетона и, при больших усилиях, трещина образуется с наружной стороны арматуры. Кроме того, установка диагональных хомутов затруднительна при соединении плиты со стеной, поэтому это решение чаще применяется при соединении балок с колоннами, при относительно небольших усилиях.

Рис. 42. На рисунке (а) показана дополнительная диагональная арматура, на рисунке (b) показана трещина с наружной стороны угла

Решить проблему образования диагональной трещины можно также с помощью замены Г-образных стержней на U-образные. При этом происходит обжатие бетона внутри петель и диагональная трещина смещается (выдавливается) в сторону наружного угла, в результате происходит откол бетона за арматурой, по аналогии с узлом с установленными диагональными хомутами.

Диагональные стержни сдерживают развитие первой трещины с внутренней стороны угла и таким образом препятствуют распространению трещины за пределы сжатой арматуры, т.е. способствует повышению общей несущей способности узла. По экспериментальным исследованиям получено то, что площадь наклонных стержней должна равняться половине площади U-образных стержней.

Рис. 43. На рисунке (а) показано армирование в виде петель, на рисунке (b) показано армирование в виде петель с диагональным стержнем

Рис. 44. На рисунке (а) показана схема с порядком образования трещин с 1-ой по 4-ю, при испытаниях узлов с петлевой арматурой, на рисунке (b) показано распределение трещин в испытанной конструкции

Сходящийся угол

В узлах со сходящимися моментами разрушение может происходить по следующим причинам:

а) смятие бетона с внутренней стороны угла в зоне сжатого бетона (происходит при усиленном армировании и невысоком классе бетона);

б) раздавливание диагональной сжатой полосы в пределах угла (может произойти при коэффициенте армирования узла более 0,24);

в) скол бокового бетонного покрытия в соединениях ригелей с колоннами, что приводит к выходу из работы арматуры (может произойти при большом диаметре отгибаемой арматуры и маленьком защитном слое бетона до боковых поверхностей. Проблема более актуальна для соединения ригеля с колонной, чем для соединения плиты со стеной).

Скол бокового защитного слоя бетона происходит при отгибе арматурного стержня, в месте отгиба, там возникают радиальные сжимающие напряжения, которые приводят к появлению растягивающих напряжений, которые пытаются отколоть бетон в плоскости изгиба. Величина раскалывающих напряжений зависит от предела текучести стали, диаметра арматурного стержня и его радиуса загиба. В петлевых стыках напряжения скола выше чем в Г-образных стержнях. Чтобы уменьшить напряжения скола перпендикулярно изгибу можно использовать диагональные хомуты от наружного угла к внутреннему, продольные стержни внутри петель или увеличенный защитный слой.

Рис. 45. Пример скола бокового защитного слоя при испытаниях рамного стыка со сходящимися моментами

Рис. 46. На рисунке (а) показана схема распределения радиальных сжимающих напряжений в месте загиба арматурного стержня, на рисунке (b) показана возможная откалывающая защитный слой бетона трещина в плоскости изогнутого стержня

Рис. 47. Правильное и неправильное расположения стыков арматуры при использовании наклонных стержней

Вместо наклонных стержней можно использовать дополнительные петли, площадью не менее 35% от площади основных петель.

Рис. 48. На рисунке (а) показаны хомуты, приваренные к наружной анкерной пластине, на рисунке (b) показан фибробетон в месте заделки углового стыка

Для более полного использования петлевой арматуры в стыках со сходящимися моментами автор исследования рекомендует использовать петли из арматуры небольшого диаметра, а угол заделывать прочным фибробетоном с количеством фибры не менее 1%. Также, можно использовать пластины с наружной стороны угла с приваренными диагональными хомутами, для избежания откалывания защитного слоя бетона за зоной установки хомутов.

Аналогичное исследование расходящегося узла с различным армированием описано в статье: «REINFORCEMENT DETAILING FOR OPENING CORNERS. Prof. Roshan Lal, Dr. N.P.Devgan, Dr. Bhupinder Singh, Dr. S.P.Singh. Roshan Lal, 4 (6): June,2015». Авторы статьи приводят результаты экспериментального исследования рамного узла с 4-мя видами армирования и делают вывод о том, что максимально эффективным является тип армирования с петлей и диагональным стержнем.

Рис. 49. Четыре вида армирования, которые исследовались в эксперименте с расходящимся узлом. Тип 1 — без диагональной арматуры, с разрывом и анкеровкой нижней арматуры в верхнюю зону; Тип 2 — без разрыва верхней и нижней арматуры, но с диагональной шпилькой, соединяющей арматуру; Тип 3 — с пересекающимися П-образными арматурными элементами (стык Передерия); Тип 4 — с петлей нижней арматуры и диагональным стержнем, анкерующимся в зоне верхней арматуры

Рис. 50. Таблица с результатами испытаний 4-х типов узлов. Максимально эффективным оказалось армирование Тип 4, коэффициент эффективности узла 93,5%

Рис. 51. Узел Тип 4 соответствует узлу из СП 63.13330.2018 рекомендуемого для расходящихся узлов

Рис. 52. Три стадии работы узла Тип 4. Стадия 1 — бетон работает в упругой стадии, угол не растрескивается, напряжения воспринимаются бетоном и частично арматурой; Стадия 2 — в углу появляется трещина, усилия с бетона переходят в арматуру, затем образуется диагональная трещина, зона напряжения сдвигается к внешней стороне угла и диагональный стержень помогает углу сопротивляться отсоединению от внешней стороны; Стадия 3 — диагональная трещина резко поворачивается в сторону сжатия в диагональном направлении и узел разрушается

Авторы другой статьи «Behaviour of nodal regions of reinforced concrete frames subjected to opening moments and proposals for their reinforcement Stefano Campana, Miguel Fernández Ruiz, Aurelio Muttoni» (источик: «https://infoscience.epfl.ch/record/186974») также провели серию экспериментов с целью определения зависимости поведения расходящихся узлов от вида их армирования и угла наклона элементов узла. В конце статьи приводятся формулы для определения количества требуемой поперечной арматуры для узла, указанного в СП 63.13330.2018, с наклонной поперечной арматурой.

Рис. 53. Рамный узел с наклонной арматурой из СП 63.13330.2018 рекомендуемый для расходящегося узла

Рис. 54. Fw — усилие в поперечной арматуре

Рис. 55. pw — требуемая площадь поперечной арматуры

Рис. 56. Определение коэффициента перераспределения усилий в узле

Рис. 58. Различные виды армирования исследуемых узлов и схемы образования трещин в них. Сводная таблица результатов экспериментов (коэффициент эффективности узла принят, как отношение момента MR, при котором узел разрушился к аналитическому моменту Mflex, который может воспринять узел по расчету)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *