Что такое конструктивные требования в железобетоне
Мне задали вопрос, и решила вынести ответ в отдельную статью. Действительно, довольно часто в статьях и в комментариях я использую выражения «по конструктивным требованиям сделаем так-то и так-то». Что же это означает?
При армировании железобетона мы опираемся на два источника, которые дают нам надежную, незыблемую, я бы сказала, основу. Первое – это результаты расчета. Второе – конструктивные требования. И если с расчетом все более или менее понятно: есть исходные данные в виде габаритов, нагрузок, в общем, внешних условий, которые дают нам определенный результат в виде размеров сечения и диаметров арматуры. А что же такое конструктивные требования?
Конструктивные требования – это определенные рамки, граничные условия, за которые нам нельзя выходить. Рассчитать, например, можно и колонну сечением 100х100 мм. И даже армирование ее вычислить. Но мы же не будем делать в реальности такую конструкцию, да? Она не надежна. Это очевидно. А есть менее очевидные факторы, которые могут негативно повлиять на конструкцию. Например, слишком толстый защитный слой бетона – если он больше 50 мм, этот бетон просто отслоится со временем, растрескается; а без защитного слоя арматура правильно работать не будет. Или, например, взять расстояние между стержнями рабочей арматуры в балке. Поставим их слишком густо, а бетон не пройдет, не сцепится с арматурой как следует – и все наше густое армирование не будет работать. Вот влияние всевозможных вредных факторов и учитывают конструктивные требования. Они задают нам определенный ряд ограничений, вырисовывают коридор значений, в пределах которого конструировать безопасно. Если инженер соблюдает все конструктивные требования, если его расчет выполнен верно, то конструкция, запроектированная им, не принесет со временем массу неожиданных и малоприятных сюрпризов.
Где же нам найти перечень конструктивных требований? Прежде всего – в «Руководстве по конструированию железобетонных конструкций». Это наиболее полная версия, хотя, конечно и не единственная. К ней бы я прибавила книгу Тихонова «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», ДСТУ Б В.2.6-156:2010 «Бетонные и железобетонные конструкции», ну а остальное – по мелочам.
Как пользоваться литературой с рекомендациями по конструированию? Открывать нужный раздел и вычитывать каждый пункт, сверяя со своей конструкцией. Находите несоответствие – устраняете. И помните: нарушение любого конструктивного требования делает конструкцию менее надежной и безопасной.
Что в основном оговаривают конструктивные требования?
1. Габариты конструкций (особенно их минимально допустимые размеры).
2. Защитный слой бетона.
3. Допустимые диаметры арматуры и их сочетание.
4. Минимальный процент армирования.
5. Расположение арматуры в конструкции.
6. Что именно требуется армировать помимо очевидной рабочей арматуры, определенной расчетом.
7. Минимально и максимально допустимое расстояние между стержнями.
8. Анкеровка и нахлестка арматуры (кстати, здесь нужно учитывать, что в руководстве рекомендации даны только для арматуры по ГОСТ 3760).
9. Ну и много еще разных важных «мелочей».
В статьях по конструированию я стараюсь пояснять, откуда ноги растут у некоторых требований. Когда понимаешь, тогда намного легче придерживаться норм – знаешь, к чему приведет нарушение. Но даже если непонятно, откуда взялось какое-то требование в руководстве, следует отчетливо понимать: из опыта эксплуатации железобетона. Нарушим – будет только хуже. От наших решений зависит не только целостность конструкции, но и жизни людей.
На этой оптимистичной ноте статью закругляю. Давайте будем ответственными при проектировании и в жизни.
Применение арматуры в строительстве
Строительной арматурой называется обширный класс металлических изделий, получаемых горячим прокатом, холодным волочением и другими технологическими операциями. Арматура может иметь гладкий или переменный профиль. Конфигурация профиля регламентируется ГОСТами для разных типов арматуры.
Используются преимущественно для укрепления железобетонных конструкций, изготавливаемых на заводах, на месте строительства, а также в качестве закладных элементов.
Классификация строительной арматуры
Существует множество видов стальной строительной арматуры. Выделяют различные типы подобных изделий по следующим признакам:
- назначение;
- расположение и ориентация в готовой конструкции;
- напряженность;
- марке стали, из которой арматура производится.
Кроме того, производится арматура различных размеров и конфигурации. Среди подобных параметров: сечение, конфигурация, длина отрезка, размер, плотность и масса.
Классификация по назначению
По этому признаку выделяют четыре категории строительной арматуры: рабочая, конструктивная, монтажная и анкерная. Рабочая арматура — это, преимущественно, стальные стержни, расположенные в толще железобетонного изделия или конструкции. Эти элементы воспринимают нагрузки сжатия и растяжения, которые возникают внутри бетона под действием температурных деформаций, усадки и давления смежных элементов конструкции. Необходимое сечение рабочей арматуры назначается по расчету.
Конструктивная или распределительная арматура связывает между собой элементы рабочей арматуры. Такие связи исключают смещение стержней рабочей арматуры в процессе заливки бетона. Они же равномерно распределяют нагрузку. Требуемое сечение конструктивной арматуры определяется по минимальному проценту армирования.
Монтажной арматурой называют проволоку или хомуты, которые соединяют элементы рабочей и распределительной арматуры в единые пространственные или плоские конструкции. Преимущественно изготавливается с гладким профилем круглого сечения. При сварном соединении армирующих элементов монтажная арматура не используется.
Анкерная арматура — это элементы, изготавливаемые из прутков гладкого круглого сечения, полос и уголков. Они закладываются на конструкцию или изделие в процессе отливки. Используется для крепления такелажа при транспортировке, приваривания конструктивных элементов и других нужд.
Расположение арматуры
По расположению выделяют два основных типа арматуры: поперечную и продольную. Первая связывает бетон в сжатой зоне с арматурой в растянутой. Она также препятствует образованию наклонных трещин.
Продольная арматура принимает напряжения растяжения или сжатие. Используется для предотвращения вертикального растрескивания в областях конструкции, подверженных напряжению растягивания.
Напряжение
Кроме указанных выше характеристик, арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. Первый тип натягивается перед или после заливки бетона. Напрягаемая арматура используется исключительно в качестве рабочей. Предварительно напряженный бетон обладает повышенной, в сравнении с ненапряженным, стойкостью к трещинам. При одинаковой прочности из напряженного бетона получаются более длинные пролеты при том же сечении конструкции.
Использование строительной арматуры
Основное применение арматуры — создание каркаса железобетонных конструкций. Арматурная сталь делится на 6 классов в зависимости от исходного материала и толщины.
В качестве исходного материала используются среднеуглеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и стали для сварных конструкций. От свойств материалов зависит и область применения арматуры
Марка арматурной стали
Марка исходной стали
Диаметр сечения (мм)
Применение
СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп
Для продольной и поперечной арматуры, если другие марки ненапряженной арматуры не могут быть использованы.
35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс
6-40 (6-22 для 32Г2Рпс)
Для продольной и поперечной арматуры.
10-18 для 80С, 10-32 для 20ХГ2Ц
Для продольной арматуры в вязанных каркасах и сетках
Для продольной сжатой или растянутой арматуры, в смешанных каркасах с напрягаемой и ненапрягаемой арматуры, вязанных каркасах.
22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР
У указанных выше марок арматурной стали есть подтипы с дополнительными свойствами. Такие марки дополнительном маркируются индексами С (свариваемость) и К (стойкость к коррозийному растрескиванию).
Следующие марки стальной арматуры недопустимо применять при температуре ниже -30 0 С:
- А-II(А300) из Ст5пс;
- А-I(А240) из Ст3кп;
- А-IV(А600);
- А-III(А400) при температуре ниже -40 0 С.
Кроме того, различные марки арматурной стали используются для напряженных и ненапряженных каркасов, монтажных элементов и других частей железобетонных конструкций и изделий.
Конструктивная и расчётная арматура
Это композитный материал, который состоит из бетона и стальной арматуры и служит для изготовления различных строительных изделий (балки, плиты, колонны).
- Бетон хорошо работает на сжатие, но при его растяжении довольно быстро разрушается;
- Арматура хорошо работает и на растяжение и на сжатие, но подвержена коррозии, если отсутствует защитный слой.
Таким образом, оба эти материала дополняют друг друга.
В зависимости от типа изделия и его расположения в конструкции, оно воспринимает различные нагрузки, как правило, и растягивающие, и сжимающие.
Классификация строительной арматуры: виды, назначение, применение
Конструкция из бетона в обязательном порядке содержит армирующий каркас. Для формирования железобетонных конструкций, придания им прочности и компенсации напряжения используют арматурную сталь.
Арматура – стальные пруты, которые компенсируют растягивающие напряжения в бетонной конструкции и создают в них прочный армирующий каркас.
Строительная арматура производится в значительном количестве различных вариантов. Разные виды арматуры предназначены для определенных строительных задач. Исчерпывающая информация в статье о классификации и назначении этой продукции поможет правильно ее выбрать для работ на стройке.
Общая классификация арматуры
Сфера строительных материалов включает большое разнообразие материалов. Для унификации работы с ними введены специальные классификации.
Класс арматурной стали – маркировка, которая содержит информацию о прочностных характеристиках и допустимых вариантах использования материалов. Маркировка производится по государственному стандарту с применением комбинации букв и цифр.
Выделяют 3 основных класса арматуры:
Выделяют 3 основных класса арматуры:
- А – стержневая для основного каркаса;
- Вр – проволочная для фиксации основных элементов между собой;
- К – канатная, применяется в промышленных условиях для изготовления железобетонных конструкций
- 1-6 по ранее применявшейся советской системе;
- 240-1000 по современной маркировке.
Таблица арматурных классов
Класс по современной системе;Класс по советской системе;Диаметр профиля (мм);Допустимые сопротивления (МПа)
А240;А1;6-40;375 А300;А2;10-80;490 А400;А3;6-40;590 А600;А4;10-40;883 А800;А5;10-40;1030 А1000;А6;10-22;1230
Важное замечание! Допустимые сопротивления, измеряемые в мегапаскалях (единица измерения применения силы на квадратный сантиметр), относятся к механическим свойствам материалов. Для арматуры рассчитываются допустимые нагрузки при текучести и прочности. Максимальный предел вносится в информацию об изделии.
Читайте также: Полезная информация о маркировках арматуры, ее ценах за метр и тонну.
Классы арматуры по маркам и видам
При расчете допустимых сопротивлений на арматуру имеет значение не только ее класс и диаметр профиля, но и марка стали для изготовления. На рынке представлены легированные и низколегированные арматурные металлы с различными пределами текучести. Приведем основные марки стали, которые применяются для арматурного проката, и их особенности:
Марка;Описание;Область применения арматуры из данной марки стали;
20ГС, 35 ГС;Низколегированная конструкционная сталь;Изготовление сварных армирующих каркасов; Ст3кп, Ст3сп;Углеродистая сталь обыкновенного качества;Элементы сварных и несварных конструкций, преимущественно второстепенного характера; 22Х2Г2АЮ;Низколегированная конструкционная хромомарганцевая сталь;Армирование обычных и предварительно напряженных ЖБК; 80С;Низколегированная сталь для сварных конструкций;Армирование обычных и предварительно напряженных ЖБК;
Важно! Низколегированные стали, по сравнению с углеродистыми, имеют улучшенные свойства. Сплавы лучше противостоят коррозии и обладают более высокой механической устойчивостью.
Углеродистая сталь включает, в основном, железо и углерод. Это положительно сказывается на прочностных характеристиках стали, но также служит причиной хрупкости при изломе и трудностей при работе со сваркой.
Легированная сталь включает добавки из хрома, марганца и других химических элементов. В зависимости от их пропорций улучшаются основные характеристики металла: прочность, упругость, противостояние коррозии и т.д.
Виды арматуры по назначению
По назначению арматура в железобетонных конструкциях делится на:
Ее расположение следует вдоль пролета для компенсации растягивающего напряжения, которое возникает под собственным весом конструкции и от некоторых внешних нагрузок. Сечение и виды рабочей арматуры выбирают в согласии с расчетными показателями;
Распределительную
Необходима для распределения общей нагрузки между разными рабочими стержнями. Для этого рабочая арматура связывается между собой распределительной. Помимо распределения нагрузки этот вид армирования не допускает смещения стержней при заливке раствора. Соединение двух видов происходит путем сварки или проволочной скруткой. В результате связывания образуется каркас или сетка;
Используется для соединения рабочего и распределительного видов, удерживая их в точном расположении. Нередко при бетонировании монтажные элементы удаляются.
Виды арматуры по применению
Напрягаемая
Ее основная задача – скрепление бетонной конструкции от сильных растягивающих нагрузок. Поэтому она отличается повышенной прочностью и имеет необходимые допуски. Сфера применения: обустройство перекрытий при многоэтажном строительстве, возведение стен и колонн, строительство мостов и других конструкций с повышенными нагрузками. Напрягаемая арматура всегда является рабочей;
Н енапрягаемая
Применяется для пассивного армирования поперечного характера и укладывается в конструкцию без предварительного напряжения.
Классификация арматуры по прочности
Разделение арматуры по прочности связано с пределом текучести. Ранее применявшаяся классификация А1-А6 не отражала этого показателя в своем названии. Современные классы включают указание на прочностные характеристики в цифре, которая следует за маркировкой А.
Значения 240, 300, 400 и т.д. содержат данные о предельных прочностных характеристиках в Н/мм2. Указана предельная нагрузка, превышение которой приводит к деформации и разрушению конструкции.
Чем больше цифра в классе, тем прочнее стержень.
Изделия с маркировкой ниже 600 применяются при армировании сборных конструкций. Сооружения с большой напряженностью бетона требуют использования арматуры более высоких классов.
Краткая сводная информация по прочности и сфере применения каждого класса:
- А240 – с гладкой поверхностью и наименьшим пределом прочности. Не допускается ее использование в качестве рабочей. Применяется как вспомогательный элемент для сдерживания основных стержней. Обладает хорошей устойчивостью к морозам, подлежит сварке;
- А300 – допускается для рабочего армирования в частном малоэтажном строительстве, имеет кольцевой профиль по поверхности;
- А400, А500 – наиболее распространены при армировании напряженных конструкций в частном и высотном строительстве;
- А600 – используется для конструкций с предварительным напряжением. Основная сфера применения – многоэтажное строительство, промышленное производство;
- А800, А1000 – наиболее прочные из всех типов. Применяются в высотных и многопролетных конструкциях (небоскребы, мосты, тоннели и т.д.).
Типы арматуры по ориентации в конструкции
Продольная
Необходима для принятия на себя растяжения и сжатия бетона по длине конструкции. Ее укладывают вдоль формы, которая затем заполняется бетонным раствором.
Поперечная
- компенсация напряжения бетона по бокам конструкции;
- фиксация продольных прутьев во время заливки бетона;
- распределение напряжения на продольные стержни.
Виды арматуры по типу профиля
- гладким с ровной поверхностью по всей длине стержня;
- рифленым с разнообразными ребрами или насечками.
Выделяют три основных вида ребер:
1) кольцевой по ГОСТу, его используют подавляющее число отечественных производителей;
2) серповидный широко применяется в Европе, встречается у российских изготовителей;
3) смешанный вариант стал внедряться недавно в классе А500 для повышенного сцепления арматуры с бетоном и повышения общей жесткости конструкции.
Полезно! На армирующем стержне можно найти бугорки, которые идут через определенное количество выступов на поверхности. По числу выступов можно быстро определить класс арматуры. А500 будет иметь по 5 насечек между отметками-бугорками.
Типы арматуры по способу изготовления
Строительные армирующие стержни производятся двумя основными способами.
Горячекатаная арматура
Стрежневой прокат данного вида производят из стальных блюмов прямоугольного сечения. Заготовку нагревают до пластичного состояния металла, прогоняют через прокат для получения необходимого сечения и остужают.
Горячекатаная арматура имеет более высокие прочностные характеристики и применяется в тех элементах конструкции, которые подвергаются наибольшему растяжению.
Изготавливается по ГОСТ 5781-82 .
Холоднодеформированная арматура
Необходимое сечение и форма стержня достигается без нагрева металла, а путем его механической обработки. Визуально арматура этого вида имеет характерный блеск на поверхности металла.
Этот вид легко поддается сварочным работам и достаточно устойчив к коррозии. В зависимости от сечения его можно использовать для армирования железобетона. Но привлекательный внешний вид делает основной сферой применения изготовление изделий, где арматура остается «на виду» (беседки, навесы и другие малые архитектурные формы).
Дополнительная маркировка арматурных прутьев
Для облегчения выбора армирующих элементов приведем еще ряд дополнительных маркировок, которые применяются производителями:
«С»: подлежит сварке;
«Н»: повышенная пластичность;
«Т»: термически уплотненное изделие по ГОСТ 10884-94;
«К»: обработанная антикоррозийными составами;
«У»: предназначенная для цикличных нагрузок.
Дополнительные обозначения ставятся после указания предела текучести.
Пример: А300С – это арматура, полученная горячекатаным методом, с пределом текучести 300 МПа и предназначенная для сварочных работ.
Основное о маркировке арматуры
- марку арматуры;
- ее общее назначение;
- прочностные показатели.
При выборе изделий для армирования бетона необходимо учитывать их ориентацию в конструкции, тип профиля и вид стали, использованный при изготовлении арматуры.
Правильно подобранные элементы работают на повышение прочности бетонных конструкций, удерживают их от разрушений и повышают эксплуатационные характеристики всего сооружения.
Где получить подробную консультацию по видам и типам арматуры
Металлобаза «СтальСервис» реализует черный металлопрокат в Новокузнецке и на территории юга Кузбасса. В ассортименте компании представлена арматура из стали и стальных сплавов по ГОСТам, предназначенная для различных работ, включая армирование железобетонных конструкций. Поставщики компании – ведущие металлургические заводы России.
Опытные консультанты помогут выбрать подходящий вид и диаметр арматуры под конкретные задачи клиента и оформят заказ. Металлобаза предоставляет услуги бесплатной доставки приобретенной продукции на автомашинах грузоподъемностью 3 и 5 т с возможностью использования автокрана для погрузки/выгрузки металлопроката. Услуга доступна для городов Новокузнецк, Мыски, Междуреченск, Кемерово, Прокопьевск и других населенных пунктов на юге Кузбасса.
Для удобства клиентов мы также предлагаем дополнительные услуги по гибке и резке металлов.
Для заказа или получения бесплатной консультации по классификации и применению строительной арматуры звоните +7 (983) 227 8888. Мы с радостью поможем в любых ваших вопросах!