Процент армирования железобетонных конструкций таблица

Минимальное продольное армирование стен

СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», п.8.3.4:

В железобетонных элементах площадь сечения продольной растянутой арматуры, а также сжатой, если она требуется по расчету, в процентах площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутаврового) сечения на рабочую высоту сечения, m_s=A_s/bh₀ следует принимать не менее:

0,1 % — в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости l₀/i0/h < 5 );

0,25 % — во внецентренно сжатых элементах при гибкости l₀/i > 87 (для прямоугольных сечений l₀/h > 25);

для промежуточных значений гибкости элементов значение m_s определяют по интерполяции.

В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально-растянутых элементах минимальную площадь сечения всей продольной арматуры следует принимать вдвое больше указанных выше значений и относить их к полной площади сечения бетона.

Таблицы неверные — при расчёте гибкости ошибочно принята не толщина стены, а рабочая высота сечения. Ошибка — в запас

Процент армирования железобетонных конструкций – минимальный и максимальный

В очередном выпуске непрошенных советов я хочу поговорить о проценте армирования в железобетонных конструкциях.

Обычно, чтобы не попасть впросак, начинающие проектировщики стараются свериться с данными по допустимому проценту армирования железобетона. С минимальным процентом все просто: есть таблица 47 (38) в Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона плюс важные примечания под этой таблицей – этих данных достаточно, чтобы недоармирования не произошло.

Но что же делать с переармированием? Ведь нигде не пишется, какой максимум арматуры может быть в бетоне. Разобраться с этим вопросом поможет здравый смысл и требования по конструированию, с них мы и начнем.

Чтобы конструкция была надежной не только на бумаге, нужно расположить арматуру так, чтобы бетонирование было качественным. Для этого нужно всегда соблюдать требования по минимальному расстоянию между стержнями арматуры (см. п.п. 5.38 – 5.41 того же пособия). Только тогда бетон надежно заполнит пространство между стержнями, сцепление с арматурой будет надежным, а конструкция – прочной. Также нужно обращать особое внимание на расположение стержней в местах нахлестки, т.к. арматуры там в два раза больше, и ее нужно расположить так, чтобы выполнялось требование по минимальному расстоянию в свету между стержнями (50 мм – для монолитных колонн, например). Не лишним также будет обращать внимание на реальный диаметр стержней периодической арматуры (с учетом выступов и ребер), особенно в стесненных условиях. Выполняя эти конструктивные требования, вы сделаете первый шаг к тому, чтобы не переармировать конструкцию.

Второй шаг – это учет расположения арматуры в расчете. На первый взгляд, можно разогнаться и уложить арматуру в несколько рядов – сечение по расчету проходит, почему бы не попробовать? Этот соблазн особенно для тех, кто считает в программах и не чувствует зависимости результатов расчета от расположения арматуры в сечении. Да, в балках руководство по конструированию допускает расположение арматуры в несколько рядов (см. рисунок 84), в колоннах – не рекомендуется.

Из рисунка мы видим, что процент армирования в балке можно значительно увеличить. Но при этом, как всегда, всплывает одно «но»: рабочая высота сечения h₀, которая имеет большое значение при определении итогового армирования для каждого последующего ряда арматуры значительно уменьшается. И это оказывает прямое влияние на искомую площадь арматуры, т.к. она пропорциональна рабочей высоте сечения: As=(ξbh₀R_b)/R_s+As’ (формула 25 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций к СНиП 2.03.01-84).

Поэтому всегда советую обращать внимание при расчете балок на то, в сколько рядов в итоге будет уложена арматура. Если в начале предполагался один ряд и h₀ была соответствующей, а в итоге арматуры получилось столько, что в один ряд она не поместится, то нужно обязательно пересчитать армирование с уточнением рабочей высоты сечения – очень часто это дает увеличение площади арматуры.

Еще из рисунка видны четкие требования к расстоянию в свету между стержнями арматуры. Это обусловлено тем, что заполнитель в бетоне – щебень разных фракций, и густо расположенная арматура не должна помешать качественному бетонированию. Всегда нужно обращать внимание на это требование, чтобы не попасть впросак.

В итоге, по балкам мы имеем как минимум два ограничивающих процент армирования требования: расстояние между стержнями и рабочая высота сечения арматуры (т.е. ограничения в самом расчете). И если соблюдать эти требования, переармировать конструкцию будет не возможно.

В Руководстве по конструированию, на которое я уже не раз ссылалась, Вы найдете конструктивные требования к расположению арматуры в любых типах железобетонных конструкций. Если их тщательно соблюдать, Ваши конструкции всегда будут заармированы, как следует, и о проценте армирования беспокоиться будет не нужно.

Удачного Вам освоения нашей непростой профессии!

С уважением, Ирина.

Комментарии
+5 #1 Оксана 04.02.2015 14:02

Ирина, не могу не поблагодарить Вас за Ваш труд, за систематизацию, которая очень помогает правильно и объективно мыслить!

CADmaster

Определение эффективных параметров армирования железобетонных конструкций

Программа SCAD++ позволяет с высокой точностью определить содержание арматуры в бетоне для отдельных элементов и всего сооружения в целом. Расчеты осуществляются на начальном этапе проектирования, еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ. В режиме «Экспертиза железобетона» постпроцессора «Железобетон», используя операцию «Вес заданной арматуры», можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но и заодно (что очень важно) проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.

Скачать статью в формате PDF — 9.82 Мбайт

Главная » CADmaster №3(85) 2016 » Архитектура и строительство Определение эффективных параметров армирования железобетонных конструкций

В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет). В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал — стоимость конструкции». В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания

Это нужно понимать при проектировании монолитных конструкций и не идти на поводу у заказчиков, далеких от инженерного дела и желающих в первую очередь оптимизировать свои расходы на строительство.

Как известно, чтобы обеспечить необходимую прочность и устойчивость здания или сооружения, следует провести соответствующие расчеты и подобрать необходимое количество арматуры для восприятия действующих нагрузок. При этом в конструкциях должны быть соблюдены требования как по 1-й группе (прочность, устойчивость), так и по 2-й группе (прогибы, ширина раскрытия трещин) предельных состояний.

В практике проектирования сформировался определенный условный параметр, по которому можно оценить затраты металла в конструкции: содержание арматуры в бетоне (как правило, берут вес всей арматуры в конструкции — продольной и поперечной — и делят на объем ее бетона, получая параметр в кг/м 3 ).

При этом в действующих строительных нормах [1−3] такой параметр напрочь отсутствует и он никоим образом не регламентируется. В нормативах указывается только необходимость обеспечить в сечении элемента минимальный процент арматуры от площади бетона (min 0,05−0,25%) и опосредованно рекомендован оптимальный процент армирования в конструкциях на уровне примерно 3% (это опять же отклик оптимизации для сборных конструкций).

До какой-то степени величина содержания арматуры в конструкциях отражена в некоторых сметных нормативах [4, 5]. Там величина арматуры в бетоне находится в пределах 190- 200 кг/м 3 — опять же без привязки к различным изменчивым исходным данным.

Для оценки величины содержания арматуры в бетоне монолитных конструкций проведем небольшой численный эксперимент. Возьмем для примера фрагмент плиты размерами в плане 1,0×1,0 м с двумя арматурными сетками у каждой грани, имеющими шаг стержней 100×100 мм, и проследим изменение содержания арматуры в бетоне в зависимости от изменения некоторых исходных параметров: толщины плиты и диаметра арматуры (рис. 1).

Как видно из приведенных выше данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м 3 . При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.

Довольно трудоемкую и рутинную работу по определению содержания арматуры в бетоне для некоторых отдельных элементов и всего сооружения в целом на начальном этапе проектирования (еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ) с довольно высокой точностью можно выполнить в программе SCAD++. В режиме «Экспертиза железобетона» постпроцессора «Железобетон», используя операцию Вес заданной арматуры (рис. 2), можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но и заодно (что очень важно) проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.

При этом нужно помнить, что программа считает расход:

• арматуры без учета ее нахлеста и загибов, которые могут добавлять в реальный расход арматуры около 15−20%;
• бетона с учетом пересечения элементов, поскольку стыковка элементов происходит по оси стержневых и срединной плоскости плитных элементов (увеличение около 5−10%).

Рис. 1. Содержание арматуры в бетоне (кг/м 3 ) для монолитного фрагмента площадью 1 м 2 при различных исходных данных:
а) при разных диаметрах арматуры, б) при разных толщинах плит

Суммарный расход арматуры и бетона в любом здании зависит от многих факторов, которые можно в некоторой степени скорректировать на начальной стадии расчета и проектирования. Основные факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры в конструкциях и зданиях, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры

Фактор	Следствие
Инженерно-геологические условия строительной площадки	Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный)
Шаг сетки несущих вертикальных элементов	Пролет плит, их толщина (жесткость)
Размеры сечения колонн/пилонов/стен	Удельный вес арматуры в бетоне
Класс бетона и арматуры	Расход арматуры в сечении

В табл. 2 мы покажем на различных типах реальных зданий и сооружений, насколько изменчивой может быть величина содержания арматуры в бетоне и как она зависит от различных исходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки

Более точно содержание арматуры в бетоне можно определить по формуле:

где
	— содержание арматуры в бетоне для всего здания, кг/м 3 ;
	— содержание арматуры в бетоне для отдельных конструктивных элементов (фундаментная плита, плиты перекрытия кг/м 3 ;
	— удельный вес бетона отдельных конструктивных элементов в общем объеме бетона здания, %;
n	— общее количество конструктивных элементов здания.

Таблица 2. Содержание арматуры в бетоне для разных типов зданий

Тип здания	Элемент здания	Расход, кг/м 3
а) 22-этажное здание на сваях (шаг колонн/пилонов 6,0 м)	Сваи	64
	Фундаментная плита	392
	Вертикальные несущие элементы	263
	Плиты перекрытия	193
	Всего по зданию	212
б) 10-этажное здание на сваях (шаг пилонов 3,4−3,6 м)	Сваи	70
	Фундаментная плита	223
	Вертикальные несущие элементы	148
	Плиты перекрытия	129
	Всего по зданию	148
в) 8-, 9-этажное здание на плите (шаг пилонов 4,5−4,8 м)	Фундаментная плита	238
	Вертикальные несущие элементы	126
	Плиты перекрытия	150
	Всего по зданию	175
г) 2-этажное здание на сваях (шаг колонн/стен 4,5−8,0 м)	Сваи	83
	Фундаментная плита	179
	Вертикальные несущие элементы	118
	Плиты перекрытия	170
	Всего по зданию	147

Выводы

• Все вышесказанное дает основания утверждать, что содержание арматуры в бетоне (кг/м 3 ) для монолитных конструкций не является величиной постоянной и в большой степени зависит от меняющихся выходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и многих других факторов.
• Величина содержания арматуры в бетоне конструкций является сугубо индивидуальной характеристикой каждой конкретной конструкции и должна базироваться на соответствующих прочностных расчетах, быть следствием этих расчетов, а также отвечать конструктивным требованиям, предъявляемым к данному типу конструкции.
• С помощью новых функций, реализованных в 21-й версии программы SCAD++, появилась возможность на начальном этапе проектирования (стадия расчетной схемы) оперативно получить данные о расходе бетона и арматуры как для отдельного элемента, так и для всего здания в целом. На основании полученных данных проектировщик при необходимости принимает решение об изменении конструктивной схемы здания и оценивает, насколько эти изменения влияют на содержание арматуры в бетоне. В предыдущих версиях ПК SCAD такая задача тоже решалась, но намного более трудоемко, и при этом она требовала от проектировщика очень много времени на выполнение большого количества рутинных операций.

Литература

1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (Актуализированная редакция СНиП 52−01−2003).
2. СП 52−101−2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций и тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52−101−2003).
4. ГЭСН 81−02−06−2001.
5. ФЕР 06−01−001−17.

Теоретическое армирование железобетонных элементов

Представленное ниже диалоговое окно открывается по нажатию кнопки «Изменение арматуры», расположенной в диалоговом окне Расчет ж/б элементов: Эта опция активизирует полуавтоматическую корректировку рассчитанного армирования для тех элементов, в которых был превышен допустимый прогиб.

В верхней части диалогового окна расположена таблица стержней, элементы которой содержат следующие данные:

В отдельных строках таблицы, представлены следующие данные:

• номер стержня;
• информация о том, прошел ли стержень проверку;
• имена используемых параметров;
• текущий прогиб стержня;
• допустимый прогиб;
• пропорция -отношение величины текущего прогиба к допустимой величине прогиба. Колонки таблицы могут быть отсортированы;

Поле Метод изменения арматуры содержит следующие опции:

• Пропорционально площади требуемого армирования – коэффициент требуемого армирования увеличивается на рассчитанную величину таким образом, что соотношение верхней и нижней площадей армирования остается неизменным;
• Изменение площади требуемого армирования – если в сечении данного стержня требуемая площадь армирования (нижняя или верхняя) не равна нулю, то она увеличивается на рассчитанную величину;
• Изменение числа армирующих стержней — если в сечении данного стержня число армирующих стержней (вверху или внизу) не равно нулю, то оно увеличивается на рассчитанное число армирующих стержней.

В поле ввода, расположенном под перечисленными выше опциями, пользователь должен указать (в зависимости от выбранной опции):

dA= . [%] – приращение отношения требуемой площади;

dA= . [см2] : приращение площади;

dn= . – приращение числа стержней.

Заданные в этом поле ввода значения отвечают за приращение соответствующей величины относительно величин, уже существующих. если был выбран только один стержень, то значения, представленные в расположенной в нижней части диалогового окна таблице, будут обновлены.

Поле Список вариантов нагружения содержит список вариантов нагружения (это поле недоступно), которые используются при расчете прогиба по предельному состоянию SLS.

Нижняя часть диалогового окна содержит таблицу с информацией о площади армирования для выбранной балки. Любое значение, содержащееся в таблице, может быть изменено.

Таблица содержит следующие данные:

• позиции точек по длине стержня;
• верхнее и нижнее требуемое (теоретическое) армирование;
• верхнее и нижнее число стержней;
• коэффициент требуемого армирования;
• жесткость.

Следует обратить внимание на то, что:

• если указано новое значение требуемого армирования, то будут рассчитаны новая требуемая (теоретическая) площадь армирования и количество стержней;
• если указано новое значение требуемого (теоретического) армирования, то будут рассчитаны новое значение коэффициента армирования и количество стержней.

Вычисления производятся для площадей, полученных по количеству стержней. При нажатии кнопки Проверить производятся вычисления для выделенных стержней. После окончания вычислений программа обновляет содержащиеся в таблице данные. Если проверка прошла успешно, то иконка в таблице меняется. Список элементов, не прошедших проверку, обновляется только при открытии диалогового окна. При работе в диалоговом окне корректно обновляются только результаты для существующего списка.

Для изменения армирования ж/б элементов пользователь должен:

1. провести расчет требуемого (теоретического) армирования для ж/б элементов;
2. нажать на кнопку Изменить армирование, расположенную в диалоговом окне Расчет ж/б элементов: отчет
3. выделить стержень (стержни) и выбрать метод изменения арматуры;
4. нажать на кнопку Применить;
5. нажать на кнопку Проверить.

После вычислений пользователь должен проверить коэффициенты, представленные в верхней части диалогового окна. Эти действия должны повторяться до тех пор, пока для всех стержней не будет получено желаемое значение прогиба.