Коэффициент армирования железобетона: Коэффициент армирования железобетона, как он считается

Минимальный процент армирования железобетонных конструкций

Содержание:

• 1 Формула процента армирования железобетонных конструкций – соотношение бетона
• 2 Минимальный процент армирования в конструкциях из железобетона
• 3 Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов
• 4 Какова величина защитного слоя бетона
• 5 Заключение

В строительной отрасли широко применяются конструкции из железобетона, надежность и долговечность которых обеспечивает металлический каркас. Он способен воспринимать значительную нагрузку, если правильно подобрать сечение рифленого прута арматуры, а также выдержать расстояние между арматурой и поверхностью бетона в стенах, колоннах, фундаментах и балках. Зная процент армирования, для вычисления которого выполняются специальные расчеты, несложно определить минимальное количество арматуры. Проектируя каркас, важно уметь определять армирующий показатель.

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.

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.

Минимальный процент армирования в конструкциях из железобетона

Рассмотрим, что выражает минимальный процент армирования. Это предельно допустимое значение, ниже которого резко повышается вероятность разрушения строительных конструкций. При показателе ниже 0,05% изделия и конструкции нельзя называть железобетонными. Меньшее значение свидетельствует о локальном усилении бетона с помощью металлической арматуры.

В зависимости от особенностей приложения нагрузки минимальный показатель изменяется в следующих пределах:

• при величине коэффициента 0,05 конструкция способна воспринимать растяжение и сжатие при воздействии нагрузки за пределами рабочего сечения;
• минимальная степень армирования возрастает до 0,06% при воздействии нагрузок на слой бетона, расположенный между элементами арматурного каркаса;
• для строительных конструкций, подверженных внецентренному сжатию, минимальная концентрация стальной арматуры достигает 0,25%.

При выполнении усиления в продольной плоскости по контуру рабочего сечения коэффициент армирования вдвое превышает указанные значения.

Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов

Желая обеспечить повышенный запас прочности конструкций из железобетона, нецелесообразно превышать максимальный процент армирования.

Это приведет к негативным последствиям:

• ухудшению рабочих показателей конструкции;
• существенному увеличению веса изделий из железобетона.

Государственный стандарт регламентирует предельную величину уровня армирования, составляющую пять процентов. При изготовлении усиленных конструкций из бетона важно обеспечить проникновение бетона в глубь арматурного каркаса и не допустить появления воздушных полостей внутри бетона. Для армирования следует использовать горячекатаный пруток, обладающий повышенной прочностью.

Какова величина защитного слоя бетона

Для предотвращения коррозионного разрушения силового каркаса следует выдерживать фиксированное расстояние от стальной решетки до поверхности бетонного массива. Этот интервал называется защитным слоем.

Его величина для несущих стен и железобетонных панелей составляет:

• 1,5 см – для плит толщиной более 10 см;
• 1 см – при толщине бетонных стен менее 10 см.

Размер защитного слоя для ребер усиления и ригелей немного выше:

• 2 см – при толщине бетонного массива более 25 см;
• 1,5 см – при толщине бетона меньше указанного значения.

Важно соблюдать защитный слой для опорных колонн на уровне 2 см и выше, а также выдерживать фиксированный интервал от арматуры до поверхности бетона для фундаментных балок на уровне 3 см и более.

Величина защитного слоя различается для различных видов фундаментных оснований и составляет:

• 3 см – для сборных фундаментных конструкций из сборного железобетона;
• 3,5 см – для монолитных основ, выполненных без цементной подушки;
• 7 см – для цельных фундаментов, не имеющих демпфирующей подушки.

Строительные нормы и правила регламентируют величину защитного слоя для различных видов строительных конструкций.

Заключение

Усиление бетонных конструкций с помощью арматурных каркасов позволяет повысить их долговечность и увеличить прочностные свойства. На расчетном этапе важно правильно определить показатель армирования. При выполнении работ необходимо соблюдать требования строительных норм и правил, а также руководствоваться положениями действующих стандартов.

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 и т.д.

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 1­й (прочность, устойчивость), так и по 2­й 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 килограммах на кубический метр (кг/м3)).

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

До какой­то степени величина содержания арматуры в конструкциях отражена в некоторых сметных нормативах [4, 5]. Там величина арматуры в бетоне находится в пределах 190­200 кг/м3 — 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).

Рис. 1. Содержание арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитного фрагмента площадью 1 м² при различных исходных данных: а — при разных диаметрах арматуры; б — при разных толщинах плит

Рис. 2. Интерфейс программы SCAD++. Постпроцессор «Железобетон», режим «Экспертиза железобетона»

Как видно из приведенных данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления и т. п.) величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м³. При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.

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

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 заодно (что очень важно) и 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 15­20%;
• бетона с учетом пересечения элементов, поскольку стыковка элементов происходит по оси стержневых и срединной плоскости плитных элементов (увеличение около 5­10%).

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 2. Содержание арматуры в бетоне для разных типов зданий

В табл. 2 на различных типах реальных зданий и сооружений показано, 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 и т.д.

Более точно содержание арматуры в бетоне можно определить по формуле:

, где  

Са — содержание арматуры в бетоне для всего здания, кг/м3;

Сэ — содержание арматуры в бетоне для отдельных конструктивных элементов (фундаментная плита, плиты перекрытия и т.д.), кг/м3;

Υ э — удельный вес бетона отдельных конструктивных элементов в общем объеме бетона здания, %;

n — общее количество конструктивных элементов здания.

Выводы

Всё вышесказанное дает основания утверждать, что содержание арматуры в бетоне (кг/м3)
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 21­й 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 гораздо 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 52­01­2003).
2. СП 52­101­2003. 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 52­101­2003).
4. ГЭСН 81­02­06­2001.
5. ФЕР 06­01­001­17. 

• ООО «СКАД Софт»
• scad++
• арматура
• бетон
• точность

Определение несущей способности железобетонной балки с натянутой арматурой

Опубликовано 27 мая 2014 г. Энди Лин | Последнее обновление 20 января 2017 г. 2 комментария

В последнем посте я рассказываю о том, как определить необходимое армирование для прямоугольной балки. Чтобы подробнее остановиться на той же теме, я собираюсь показать вам , как на самом деле вычислить емкость (используя мою удобную блок-схему).

Это, скорее всего, просто для освежения знаний для многих из вас, но не помешает познакомиться с расчетами поближе (особенно если вы давно не проектировали бетон).

Цель

Чтобы определить мощность момента,

, ничего не запоминая, нужно просто следовать блок-схеме.

Блок-схема

Эта блок-схема также включает показанную выше диаграмму распределения напряжения/деформации.

Нажмите здесь, чтобы получить блок-схему

Дано

• (или ) Предоставленная арматурная сталь (или коэффициент стали).
•  Заданная прочность на сжатие. Обычно это 3000, 4000 или 5000 фунтов на квадратный дюйм.
• Заданный предел текучести арматуры. Обычно 60 000 фунтов на квадратный дюйм для новых зданий и 40 000 фунтов на квадратный дюйм для старых зданий.
• Ширина балки.
• Обычно общая глубина балки – покрытие – 1/2 диаметра арматурного стержня.

Определить

• Несущая способность сечения.

Быстрая проверка

В предыдущем посте я продемонстрировал следующую «быструю проверку»: [in²] и [in].

Пошаговый

#	Уравнение	Действие	Примечания/Объяснение
90 1	.0091		Вычислить	Это вычисляет размер блока напряжения сжатия.
2		Вычислить	Это отношение между плечом момента T-C и d. Он будет использован на шаге [8] для получения мощности момента.
3		Рассчитать	Расположение нейтральной оси от верхнего волокна. См. предыдущую публикацию/шаг блок-схемы [5] для расчета .
4		Рассчитать	Это деформация растянутой арматуры.
5		Проверка	Проверяется, контролируется ли секция растяжением или сжатием в соответствии с ACI 318, 9. 3.2.2.
6		Вычислите, если ответ в [5] отрицательный (т. е. средства управления сжатием).	При контроле сжатия необходимо уменьшить коэффициент на основе этой формулы.
7		Рассчитайте, если ответ в [5] положительный (т. е. регуляторы натяжения).	Коэффициент для секции с регулируемым натяжением.
8		Рассчитать	Момент груз.
9		Рассчитать (необязательно)	Это коэффициент армирования, который вызовет «состояние сбалансированной деформации», когда эти два события происходят одновременно: Растянутая арматура уступает. Деформация бетона достигает 0,003. С точки зрения конструкции, вы просто хотите убедиться, что ваш коэффициент армирования меньше, чем это расчетное значение, чтобы предотвратить хрупкие разрушения.

Пример

Указано

• (4-NO. 8)

Quick проверка

Quick. Дело в том, чтобы убедиться, что мы не испортили реальный расчет где-то по пути.

Мы проверим реальную емкость в таблице ниже.

Use the Flowchart

#	Equation	Results	Notes/Explanation
1		6.1961 in
2		0.8451
3		7,2895 в	рассчитывается как 0,85 для .
4		0,0052
5		Да, регуляторы натяжения.
6		Not applicable
7		0.90
8		240 kip-ft	This is pretty close to the quick check (253 kip -ft), что означает, что мы, вероятно, не напортачили арифметически.
9		0,0214	По сравнению с , коэффициент сбалансированного армирования больше; поэтому мы не получим хрупкий отказ, что хорошо.

Готово!

Вот оно. Это полезно? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

[PDF] ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АРМИРОВАНИЯ НА БЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, АРМИРОВАННЫЕ СТЕРЖНЯМИ FRP

• ID корпуса: 15181072

 @inproceedings{Benmokrane2003EFFECTOR,
  title={ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АРМАТУРЫ НА БЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, АРМИРОВАННЫЕ СТЕРЖНЯМИ ИЗ ПЛИСОВОГО АРМАТУРЫ},
  автор = {Б Бенмокран и Мишель Ле Тьерио, Радуан Масмуди и Сами Х. Ризкалла},
  год = {2003}
} 

• B. Benmokrane, M. Thériault, S. Rizkalla
• Опубликовано в 2003 г.
• Engineering

Некорродирующая арматура из армированного волокном пластика (FRP) используется в качестве альтернативы стальной арматуре для решения проблемы коррозии в мостах. палубы, гаражи, водоочистные сооружения. морские сооружения и химические заводы. В данной статье представлены результаты испытаний бетонных балок, армированных стеклопластиком C-BAR и обычной стальной арматурой. Балки были испытаны в условиях статической нагрузки для изучения влияния коэффициента армирования на растрескивание… 

Анализ точности методов расчета железобетонных балок, армированных полимерными стержнями, армированными волокном

• Эдгарас Тиминскас, Р. Якштайте, В. Грибняк, В. Тамуленас, Г. Каклаускас

• Инженерия, материаловедение

• 2013

РефератТрадиционная стальная арматура не сопротивляется коррозии и ее ресурс ограничен; поэтому были разработаны полимерные стержни, армированные углеродным, стеклянным, арамидным и базальтовым волокном. В…

Численное исследование поведения железобетонных балок, армированных стержнями из стеклопластика

В этом исследовании изучалось поведение железобетонных балок, армированных стержнями из стеклопластика. Всего было выполнено семнадцать моделей на основе конечно-элементного программного обеспечения (ABAQUS). …

Оценка несущей способности железобетонных балок на сдвиг с использованием вычислительного интеллекта

• Х. Надерпур, М. Хаджи, М. Миррашид

• Инжиниринг

• 2020

Относительно бетона FRP. Показатели надежности, основанные на уравнениях на изгиб в АЦИ…

ПОВЕДЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПОВЕДЕНИЙ ИЗГИБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, АРМИРОВАННЫХ ВОЛОКНОМ-ПОЛИМЕРОМ КОНСТРУКЦИОННО-ЦЕМЕНТНОГО КОМПОЗИТА (ЭКС) В УСЛОВИЯХ ОБРАТНОГО ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЗКИ

• Г. Фишер, В. Ли

• Инженерия, материаловедение

• 2003

Исследования, представленные в настоящем документе, изучают реакцию армированного волокном полимера (FRP), армированного инженерным цементным композитом (ECC), с акцентом на изгибаемые элементы деформационно-нагрузочное поведение, остаточная…

ПОКАЗЫВАЕТ 1-9 ИЗ 9 ССЫЛОК

318, Требования строительных норм и правил для железобетона и комментарии (ACI318-89IACI318R-89), Американский институт бетона

• Детройт.

• 1989

1-я Международная конференция по передовой композитной материрусе в пролетах и ​​конструкциях

ЖЕЛЕКОЕ БЕЗОННЫЕ БАМЫ, усиленные DEFOND FRP CAR ANERFORCIN и RQD

Конструкция CQNCRETE CAN-CARDINGS и RQD

Конструкция CQNCRETE FORMARCIN и RQD

CQNCRETE CANCRETE FOR ARDFRCIN 9035

.

. 3-M84) Комитет ACI 318, Строительные нормы и правила для железобетона и комментарии (ACI318-89IACI318R-89), Американский институт бетона

• 1984

Феткурное поведение бетонных балок, усиленных с помощью обороченного FR Альтернативные материалы для армирования и предварительного напряжения бетона

Геометрический ан! Экспериментальная оценка поведения на изгиб балок, армированных арматурой ERr. (на французском языке) Докторская диссертация, Департамент гражданского строительства

• Геометрический ан! Экспериментальная оценка поведения на изгиб балок, армированных арматурой ERr.