Как определить минимальный процент армирования конструкции?

Нормы дают нам ограничение в армировании любых конструкций в виде минимального процента армирования – даже если по расчету у нас вышла очень маленькая площадь арматуры, мы должны сравнить ее с минимальным процентом армирования и установить арматуру, площадь которой не меньше того самого минимального процента армирования.

Где мы берем процент армирования? В «Руководстве по конструированию железобетонных конструкций», например, есть таблица 16, в которой приведены данные для всех типов элементов.

Но вот есть у нас на руках цифра 0,05%, а как же найти искомое минимальное армирование?

Во-первых, нужно понимать, что ищем мы обычно не площадь всей арматуры, попадающей в сечение, а именно площадь продольной рабочей арматуры. Иногда эта площадь расположена у одной грани плиты (в таблице она обозначена как А – площадь у растянутой грани, и А’ – площадь у сжатой грани), а иногда это вся площадь элемента. Каждый случай нужно рассматривать отдельно.

На примерах, думаю, будет нагляднее.

Пример 1. Дана монолитная плита перекрытия толщиной 200 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 175 мм). Определить минимальное количество арматуры у нижней грани плиты.

1) Найдем площадь сечения бетона 1 погонного метра плиты:

1∙0,175 = 0,175 м² = 1750 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):

0,05%

3) Составим известную со школы пропорцию:

1750 см² — 100%

Х – 0,05%

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,05∙1750/100 = 0,88 см²

5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 5 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.

Обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.

Пример 2. Дана плита перекрытия шириной 1,2 м, толщиной 220 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 200 мм), с круглыми пустотами диаметром 0,15м в количестве 5 шт. Определить минимальное количество арматуры в верхней зоне плиты.

Заглянув в примечание к таблице, мы увидим, что в случае с двутавровым сечением (а при расчете пустотных плит мы имеем дело с приведенным двутавровым сечением), мы должны определять площадь плиты так, как описано в п. 1:

1) Найдем ширину ребра приведенного двутаврового сечения плиты:

1,2 – 0,15∙5 = 0,45 м

2) Найдем площадь сечения плиты, требуемую условиями расчета:

0,45∙0,2 = 0,09 м² = 900 см²

3) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для плиты (изгибаемого элемента):

0,05%

4) Составим пропорцию:

900 см² — 100%

Х – 0,05%

5) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,05∙900/100 = 0,45 см²

6) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 7 стержням диаметром 3 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.

И снова обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у одной грани плиты (а не площадь арматуры всего сечения плиты), именно она соответствует минимальному проценту армирования.

Пример 3. Дан  железобетонный фундамент под оборудование сечением 1500х1500 мм, армированная равномерно по всему периметру. Расчетная высота фундамента равна 4 м. Определить минимальный процент армирования.

1) Найдем площадь сечения фундамента:

1,5∙1,5 = 2,25 м² = 22500 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для фундамента, предварительно определив l₀/h = 4/1.5 = 4,4 < 5 (для прямоугольного сечения):

0,05%

3) Из пункта 2 примечаний к таблице 16 (см. рисунок выше) определим, что мы должны удвоить процент армирования, чтобы найти минимальную площадь арматуры всего сечения фундамента (а не у одной его грани!), т.е. минимальный процент армирования у нас будет равен:

2∙0,05% = 0,1%

4) Составим пропорцию:

22500 см² — 100%

Х – 0,1%

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,1∙22500/100 = 22,5 см²

5) Принимаем шаг арматуры фундамента 200 мм, значит по периметру мы должны установить 28 стержней, а площадь одного стержня должна быть не меньше 22,5/28 = 0,8 см²

6) По сортаменту арматуры находим, что мы должны принять диаметр арматуры 12 мм. То есть меньше этого мы устанавливать не имеем права.

И снова обратите внимание! В данном примере мы определяем площадь арматуры не у одной грани фундамента, а сразу для всего фундамента, т.к. он заармирован равномерно по всему периметру.

Пример 4. Дана  железобетонная колонна сечением 500х1600 (рабочая высота сечения колонны в коротком направлении h₀= 460 мм). Расчетная высота колонны равна 8 м. Определить минимальный процент армирования у длинных граней колонны.

1) Найдем площадь сечения колонны:

0,46∙1,6 = 0,736 м² = 7360 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для колонны (внецентренно-сжатого элемента с l₀/h = 8/0.5 = 16):

0,2%

3) Составим известную со школы пропорцию:

7360 см² — 100%

Х – 0,2%

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,2∙7360/100 = 14,72 см²

5) Из руководства по проектированию находим, что максимальное расстояние между продольной арматурой в колонне не должно превышать 400 мм. Значит, у каждой грани мы можем установить по 4 стержня (между угловой арматурой колонны, которая является рабочей, и ее площадь определялась расчетом), площадь каждого из стержней равна 14,72/4 = 3,68 см²

6) По сортаменту находим, что у каждой грани нам нужно установить 4 стержня диаметром 22 мм. Если считаем, что диаметр великоват, увеличиваем количество стержней, уменьшая тем самым диаметр каждого.

Обратите внимание! Мы определяем площадь арматуры у каждой из двух граней колонны, именно она соответствует минимальному проценту армирования в данном случае.

Пример 5. Дана стена и толщиной 200 мм (рабочая высота сечения плиты h₀ до искомой арматуры 175 мм), рабочая высота стены l₀ = 5 м. Определить минимальное количество арматуры у обеих граней стены.

1) Найдем площадь сечения бетона 1 погонного метра стены:

1∙0,175 = 0,175 м² = 1750 см²

2) Найдем в таблице 16 руководства минимальный процент армирования для стены, предварительно определив l₀/h = 5/0. 2 = 25 > 24:

0,25%

3) Составим пропорцию:

1750 см² — 100%

Х – 0,25%

4) Из пропорции найдем искомую минимальную площадь арматуры:

Х = 0,25∙1750/100 = 4,38 см²

5) По сортаменту арматуры находим, что данная площадь соответствует 5 стержням диаметром 12 мм, которые нужно установить у каждой грани на каждом погонном метре стены.

Заметьте, если бы стена была толще, минимальный процент армирования резко бы упал. Например, при толщине стены 210 мм потребовалось бы уже 5 стержней диаметром 10 мм, а не 12.

Процент армирования железобетонных конструкций: минимальный и максимальный

Бетон / Расчеты и пропорции /

Содержание

• 1 Армирование бетона
• 2 Минимальный армирующий процент
• 3 Максимальный армирующий процент
• 4 Защитный слой бетона
• 5 Заключение

Арматурный каркас является необходимой частью в железобетонных конструкциях. Цель его использования — усиление и повышение прочности бетонных изделий. Арматурный каркас изготавливается из стальных прутьев или готовой металлической сетки. Необходимое количество усиления рассчитывается с учетом возможных нагрузок и воздействий на изделие. Расчетная арматура называется рабочей. При укреплении в конструктивных или технологических целях производится монтажное армирование. Чаще используются оба типа для обеспечения более равномерного распределения усилий между отдельными элементами арматурного каркаса. Арматура выдерживает нагрузку от усадки, колебаний температур и прочих воздействий.

Армирование бетона

Прочность на излом, повышенная надежность являются основными характеристиками, которым наделяется железобетонная конструкция при армировании. Стальной каркас многократно усиливает выносливость материала, расширяя область его применения. Горячекатаная сталь используется для армирования в железобетоне. Она наделена максимальной стойкостью к негативным воздействиям и коррозии.

Сваренный скелет из арматуры размещается внутри бетона. Однако недостаточно просто поместить его туда. Чтобы армирование выполняло свое назначение, требуются специальный расчет усиления бетона, соответствующий минимальному и максимальному проценту.

Вернуться к оглавлению

Минимальный армирующий процент

Расчетная схема нормального сечения железобетонного элемента с внешним армированием.

Под предельно минимальным армирующим процентом принято понимать степень преобразования бетона в железобетон. Недостаточная величина этого параметра не дает права считать изделие усиленным до ЖБИ. Это будет простым упрочнением конструкционного типа. Площади сечения бетонного изделия учитываются в минимальном проценте усиления при использовании продольного армирования в обязательном порядке:

1. Усиление прутьями будет соответствовать 0,05 процентам от площади разреза изделия из бетона. Это актуально для объектов с внецентренно изгибаемыми и растянутыми нагрузками, когда оказывается продольное давление за пределами действительной высоты.
2. Армирование прутьями равно не менее 0,06 процентам, когда давление во внецентренно растянутых изделиях осуществляется на пространство между армирующими прутьями.
3. Упрочнение будет составлять 0,1—0,25 процента, если железобетонные материалы усиливаются во внецентренно сжатых частях, то есть между арматурами.

При расположении продольного усиления по периметру сечения, то есть равномерно, степень армирования должна равняться величинам, вдвое большим указанных для всех перечисленных выше случаев. Это правило аналогично и для усиления центрально-растянутых изделий.

Вернуться к оглавлению

Максимальный армирующий процент

При армировании нельзя укреплять бетонную конструкцию слишком большим количеством прутьев. Это приведет к существенному ухудшению технических показателей железобетонного материала. ГОСТ предлагает определенные нормативы максимального процента армирования.

Максимально допустимая величина усиления, вне зависимости от марки бетона и типа арматуры, не должна превышать пяти процентов. Речь идет о расположении в разрез сечения изделия с колоннами. Для других изделий допускается максимально четыре процента. При заливке арматурного каркаса, бетонный раствор должен проходить сквозь каждый отдельный конструкционный элемент.

Вернуться к оглавлению

Защитный слой бетона

Армирование элементов монолитных железобетонных зданий.

Для защиты арматуры от коррозии, влаги и прочих неблагоприятных внешний воздействий, бетон должен полностью покрывать стальной каркас. Толщина бетонного пласта над металлическим скелетом в монолитных стенах более 10 см должна составлять максимально 1,5 см. Для плит толщиной до 10 см величина слоя составляет 1 см. Если речь идет о 25-сантиметровых ребрах, слой бетона должен достигать 2 см. При армировании балок до 25 см пласт цементного раствора равен 1,5 см, но для балок в фундаментах — 3 см. Для колонн стандартных размеров следует заливать бетон слоем более 2 см.

Что касается фундаментов, то для монолитных конструкций с прослойкой из цемента требуемая толщина слоя над арматурным каркасом составляет 3,5 см. При обустройстве сборных основ — 3 см. Монолитные базы без подушки требуют 7-сантиметровый слой бетона над скелетом из арматуры. При использовании толстых защитных слоев бетона рекомендуется проводить дополнительное усиление. Для этого используется стальная проволока, вязанная в виде сетки.

При дальнейшей обработке железобетонных конструкций алмазными кругами важно учитывать расположение каждого армирующего элемента и структуру его скелета. Это особенно касается процессов сверления отверстий в железобетоне и его резки. Такая обработка материалов может снизить потенциальную прочность изделия. Когда железобетон демонтируется полностью, учет перечисленных выше требований не производится.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Индивидуальное строительство немыслимо без использования бетонных растворов. Для повышения надежности и прочности возводимых конструкций армирование является важным условием.

При наличии базовых знаний и опытных помощников усиление бетонных объектов не составит труда. В этом деле важно выполнять требования и следовать правилам расположения арматуры. Только так можно получить гарантированно долговечные и надежные железобетонные конструкции.

% стали в балках, колоннах, плитах фундамента

Содержание

• 1 Процент стали в бетоне для балок, колонн, плит и фундаментов | Гражданское строительство | Проектирование здания | проектирование конструкций
  • 1.1 Максимальные и минимальные значения в соответствии со стандартами кодов IS
  • 1.2 Выводы по процентному содержанию стали в балках, колоннах, плитах и ​​фундаменте 

Процентное содержание стали является важным понятием при проектировании зданий. Без использования максимального и минимального значений процентного содержания стали невозможно получить окончательные детали армирования. После проектирования модели здания с использованием ручного или программного метода важно сравнить окончательный результат с заданными максимальными и минимальными значениями.

Если процентное содержание стали в балках, колоннах, плите и фундаменте превышает допустимые значения, то стоимость проекта увеличивается, в то же время это приводит к снижению прочности конструкции здания. Поэтому важно знать максимальные и минимальные значения процентного содержания стали в железобетонных конструкциях.

Максимальные и минимальные значения армирования согласно спецификациям зависят от факторов, описанных ниже.

1. Состояние нагрузки
2. Несущая способность грунта
3. Высота колонны и длина балки
4. Диаметр стержня

1. Условия нагрузки

Нагрузка — это первый фактор, влияющий на значения армирования балки, колонны, плиты и фундамента, он зависит от общей суммы нагрузки (поперечной или гравитационной). Если сумма интенсивностей велика, то значения армирования увеличиваются, а если нагрузка меньше, то значения армирования, наоборот, уменьшаются.

2. Несущая способность грунта

Несущая способность грунта выражается в единицах кН/м2, это зависит от типа состояния грунта на площадке. Чем выше значение несущей способности, тем выше прочность здания. При проектировании зданий учитываются три типа грунтовых условий, которые относятся к рыхлым, средним и скальным грунтам. Например, если мы рассматриваем проект здания в рыхлом грунте и с меньшей несущей способностью, требуется меньшее количество значений арматуры.

3. Высота колонны и длина балки

Высота колонны и длина балки — это третий фактор, влияющий на значения армирования. Если такие размеры, как высота и длина, увеличиваются, то значения армирования увеличиваются, чтобы противостоять общей нагрузке на здание.

4. Диаметр прутка

Для основных малоэтажных зданий предпочтительны стержни диаметром 12 мм и 16 мм, если мы увеличим диаметр стержня после 16 мм, процент стали увеличится в конструкции здания.

Максимальные и минимальные значения в соответствии со стандартами кодов IS

Минимальное и максимальное процентное содержание армирования для балки, колонны, плиты и фундамента показано в таблице ниже, которая соответствует положениям кода IS

.

Примечание. Процент армирования будет меняться в зависимости от технических характеристик здания, показанного ниже, только для образовательных целей, чтобы получить знания в концепции.

Полная концепция минимальных и максимальных процентных значений объясняется на моем канале YouTube, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть.

Выводы по процентному содержанию стали в балках, колоннах, плитах и ​​фундаменте

Итак, поясняемые понятия связаны с процентным соотношением минимального и максимального количества стали в здании. Для балки это минимум 1% и максимум 2%, для колонны минимум 1% и максимум 6%, для плиты минимум 0,7% и максимум 1%, а для фундамента минимум 0,7% и максимум 0,8%. Пожалуйста, следите за моим каналом YouTube для получения дополнительной информации о процентном содержании стали в строительстве.

Если у вас есть какие-либо вопросы о процентном содержании стали в бетоне, не стесняйтесь обращаться к нам на странице контактов.

Пожалуйста, смотрите интересные концепты на моем YouTube-канале Гражданское строительство от shravan. Пожалуйста, не стесняйтесь писать нам на странице контактов для любых карьеров.

Спасибо

Ваш Шраван

Добрый день.

Минимальный и максимальный коэффициент армирования в различных железобетонных элементах

🕑 Время чтения: 1 минута

Минимальный коэффициент армирования — это наименьшее возможное количество стали, которое должно быть встроено в конструкционные бетонные элементы для предотвращения преждевременного разрушения после потери прочности на растяжение. Минимальный коэффициент армирования контролирует растрескивание бетонных элементов.

Максимальный коэффициент армирования — это наибольшая площадь стали, которая может быть помещена в бетонные элементы, такие как колонны и балки. В железобетонной балке дополнительное армирование сверх максимального коэффициента армирования не принесет пользы, поскольку бетон будет разрушен до того, как будет использована полная прочность стали.

Обрушение бетонной конструкции происходит внезапно и не имеет никаких признаков до разрушения. Максимальный коэффициент армирования обеспечивает экономию бетонных элементов и обеспечивает безопасность от хрупкого разрушения бетона.

Наконец, необходимая площадь армирования проектируемого бетонного элемента не должна превышать максимальный коэффициент армирования и должна быть меньше минимального коэффициента армирования. Следовательно, проектируемый элемент должен быть проверен на соответствие этому требованию.

Состав:

• Минимальный коэффициент армирования
  • 1. Минимальный коэффициент армирования в балках
  • 2. Минимальный коэффициент армирования в плитах
  • 3. Минимальный коэффициент армирования в однородном фундаменте
  • 4. Минимальный коэффициент армирования в колоннах
  • 5. Минимальный коэффициент армирования для соединений между монолитными элементами и фундаментом
• Максимальный коэффициент армирования
  • 1. Максимальный коэффициент армирования в балках
    

    8

    8

    Колонны

• Минимальный коэффициент армирования на сдвиг
  • 1. Минимальный коэффициент армирования на сдвиг в балках
  • 2. Минимальный продольный и поперечный армирование в монолитных стенах
• Часто задаваемые вопросы

Целью минимального коэффициента армирования является контроль над растрескиванием и предотвращение внезапного разрушения путем придания элементу адекватной пластичности после потери прочности бетона на растяжение из-за растрескивания.

Строительные нормы и правила, такие как ACI 318-19, обеспечивают минимальный коэффициент армирования для различных железобетонных элементов, таких как балки и колонны.

1. Минимальный коэффициент усиления в балках

В железобетонных балках, если прочность на изгиб секции с трещинами ниже, чем момент, вызвавший растрескивание секции, ранее не имеющей трещин, тогда балка разрушится при образовании первой трещины на изгиб без каких-либо повреждений.

Минимальный коэффициент армирования, который можно рассчитать с помощью уравнения, приведенного в ACI 318-19, может предотвратить преждевременное разрушение бетонной балки. Минимальное армирование балок можно рассчитать, используя следующее выражение:

Где:

A _s,min : минимальная площадь стали, мм ²

fc’: прочность бетона на сжатие, МПа

fy: предел текучести стали, МПа

b 9027 ширина 9027 стенки тавровой балки и ширины балки прямоугольного сечения, мм

d: эффективная глубина, измеренная от предельно сжатой бетонной фибры до центра стальных стержней, мм

Минимальный коэффициент армирования в плитах

Минимальная площадь армирования плиты – это температурная и усадочная арматура, установленная для предотвращения образования трещин из-за усадки бетона и колебаний температуры. Не требуется предусматривать площадь армирования больше температурно-усадочной арматуры.

As= ρbd Уравнение 2

As: усадка и температурное усиление, мм ²

b: ширина полосы плиты, учитываемая при расчете, равная 1 м

d: эффективная глубина, мм

Рисунок-2: Распределение или усадка и температура арматурных стержней в односторонней бетонной плите

3. Минимальный коэффициент армирования в однородном фундаменте

Минимальный коэффициент армирования для однородного фундамента аналогичен коэффициенту плиты т.е. температура и коэффициент усадки армирования.

4. Минимальный коэффициент армирования в колоннах

Минимальный коэффициент армирования для колонн требуется для обеспечения сопротивления изгибу, который может возникнуть независимо от результатов анализа. Это также необходимо для уменьшения эффекта усадки и ползучести бетона при длительных сжимающих напряжениях.

Минимальный коэффициент армирования в колонне предотвращает деформацию стальных стержней под длительной эксплуатационной нагрузкой. ACI 318-19 определяет минимальный коэффициент продольной арматуры для колонны, равный 0,01 общей площади колонны.

5. Минимальная арматура для соединений между монолитными элементами и фундаментом

Минимальная площадь арматуры, которая пересекает монолитную колонну или пьедестал и поверхность сопряжения фундамента, должна составлять 0,005 общей площади поддерживаемого элемента.

Максимальный коэффициент армирования — это верхний предел количества стали, которое может быть помещено в бетонные элементы. Он обычно предоставляется по разным причинам, которые обсуждаются ниже:

1. Максимальный коэффициент армирования в балках

Максимальный коэффициент армирования в балках предусмотрен для предотвращения разрушения бетона, что является нежелательным видом разрушения и предотвращается код АСИ. Это также позволяет избежать использования чрезмерной площади стали, что не дает реальных преимуществ. Следовательно, это помогает сэкономить при проектировании бетонных балок.

Если балка имеет более высокий коэффициент армирования, чем максимальный коэффициент армирования, она называется переармированной бетонной балкой и обычно разрушается при сжатии.

Переармированная бетонная балка разрушается при сжатии до того, как полностью используется потенциал стальных стержней. Максимальный коэффициент армирования балок можно рассчитать по уравнению 3.   

2. Максимальный коэффициент армирования в колоннах

разработанные колонны аналогичны испытательным образцам в соответствии с ACI 318.19..

Максимальный коэффициент армирования для колонн составляет 0,08 от общей площади колонны. Это обеспечивает экономию при проектировании колонн и предотвращает скопление стали, которое в противном случае препятствует правильной укладке бетона.

На практике рекомендуется учитывать максимальный коэффициент армирования, равный 0,04 от общей площади колонны, чтобы избежать чрезмерного армирования в местах стыковки стальных стержней.

Аналогично рассмотренному выше минимальному армированию на изгиб, ACI 318-19 устанавливает минимальный коэффициент армирования для поперечного сдвига в балках и т. д.

1. Минимальный коэффициент поперечной арматуры в балках

Минимальная площадь сдвиговой арматуры должна быть обеспечена во всех областях балки, где приложенный сдвиг превышает половину расчетной прочности бетона на сдвиг.

Минимальная поперечная арматура (A _v,min ) в балках должна быть большей из следующих: s/f _yt ) Уравнение 4

A 9Уравнение 5 напряжение стального стержня хомута, МПа

2. Минимальное продольное и поперечное армирование в монолитных стенах

Если сдвиг в плоскости (V _u ) монолитной стены равен или меньше значения, полученного из уравнения 6, используйте значения, указанные в таблице 1, в качестве минимального армирования как в продольном, так и в поперечном направлении.

Однако, если сдвиг в плоскости (V _u ) больше, чем значение, полученное из уравнения 6, тогда ( ρt = 0,0025), а значение ( ρℓ ) является наибольшим из 0,0025 и результат уравнения 7.

Где:

h _w : высота всей стены от основания до верха, мм

l _w : длина всей стены, мм

Поперечная арматура для стен

Тип непрерывного арматуры	БАР/размер провода	FY, MPA	Минимальный длинный положений.
деформированные стержни	≤ № 16	≥420	0,0012	0,0020
УДОГОВАНИЯ	> № 16
.0021 <420	0.0015	0.0025
Welded-wire reinforcement	≤ MW200 or MD200	Any	0.0015	0.0025
Deformed bars or welded-wire reinforcement	Any	Any	0,0012	0,0020

Рис. 3: Продольные и поперечные арматурные стержни в бетонной стене

Часто задаваемые вопросы

Какое минимальное количество арматуры в балке?

Минимальное армирование — это самая низкая стальная зона, которая предотвращает раннее пластическое разрушение балки, когда бетон теряет свою прочность на растяжение из-за приложенных нагрузок.

Почему в балке предусмотрена арматура с минимальным сдвигом?

1. Для предотвращения внезапного разрушения балки при разрыве бетонного покрытия и потере связи с натяжной сталью.
2. Чтобы избежать хрупкого разрушения при сдвиге, которое может произойти без поперечной арматуры
3. Предотвратить разрушение при растяжении из-за усадки и термических напряжений, а также внутренних трещин в балке
4. Для удержания продольных стальных стержней во время бетонирования.

Каков минимальный коэффициент армирования в колонне?

Минимальный коэффициент армирования колонны составляет 0,01.

Как рассчитать минимальную площадь арматуры для колонны?

Минимальная площадь арматуры в колонне равна общей площади колонны, умноженной на 0,01.

Почему в плитах используют усадочное и температурное армирование?

Бетонная плита расширяется и сжимается при колебаниях температуры.