Армирование колонн

Армирование колонн. Номенклатура и сортамент арматурного проката, производимого на металлургических предприятиях бывшего СССР, складывались под влиянием спроса, ориентированного массовым развитием сборного железобетона и в условиях, практически изолированных от мирового рынка.

До настоящего времени это обстоятельство в большей или меньшей степени для разных металлургических предприятии сказывается в недополучении прибыли, связанном с производством устаревших видов арматурного проката, с высокой себестоимостью и низкой конкурентной способностью.

Требования, предъявляемые к арматурному прокату строителями (потребителями) еще на ранней стадии развития железобетона, остались актуальными и в настоящее время.

Учитывая особенности современного производства и эксплуатации арматурных элементов сборного и монолитною железобетона (каркасов, сеток, закладных деталей, монтажных петель и т.п.), к основным требованиям по прочности, деформативности и сцеплению с бетоном добавились дополнительные требования по свариваемости, хладостойкости, коррозионной стойкости арматуры и др.

Из-за все возрастающих требований к качеству строительства экономическая эффективность и надежность применения того или иного вида арматурного проката у потребителя становятся основополагающими для внедрения его у производителя.

На ранней стадии производства арматуры главными определяющими ее потребительских свойств были технические возможности сталелитейного и прокатного технологического оборудования. Тогда строители были вынуждены довольствоваться той арматурной продукцией, которую производила металлургическая промышленность.

В связи с бурным развитием металлургического производства в последние годы практически все технологические ограничения с производства арматуры были сняты. В настоящее время металлурги готовы производить ту арматурную продукцию, которая может быть эффективно использована в строительстве.

В соответствии с СП 52-101-2003 для армирования железобетонных конструкций рекомендуется применять арматуру следующих видов:

горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) диаметром 6-40 мм;
термомеханически упрочненную периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный) диаметром 6-40 мм:
холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-12 мм.

Класс арматуры по прочности на растяжение обозначается:

А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;
В — для холоднодеформированной арматуры.

Классы арматуры по прочности на растяжение А и В отвечают гарантированному значению предела текучести (с округлением) с обеспеченностью не менее 0,95, определяемому по соответствующим государственным стандартам или техническим условиям.

В необходимых случаях к арматуре предъявляются требования по дополнительным показателям качества: свариваемость, пластичность, сцепление с бетоном, хладостойкость, коррозионная стойкость, усталостная прочность и др.

При проектировании железобетонных конструкций может быть использована арматура:

гладкая класса А240 (A-I);
периодического профиля классов А300 (А- II ), А400 (А- III , А400С), А500 (А500С, А500СП), В500 (Bp-I, B500C), где С — свариваемая, П — повышенного сцепления.

До 80-х годов прошлого столетия основной объем производства и применения в строительстве составляла арматура с пределом текучести σ_т=400 МПа. За период 1991 — 1997 основные европейские страны перешли на единый класс свариваемой арматуры периодического профиля для ненапряженных железобетонных конструкций с пределом текучести σ_т=500 МПа.

Для колонн и стоек, работающих на центральное сжатие, принимается как правило квадратное сечение, иногда прямоугольное, круглое или кольцевое. Если эксцентриситет большой (как правило при внецентренном сжатии) поперечное сечение колонн принимается прямоугольным. При этом большие стороны прямоугольника располагаются параллельно оси, относительно которой имеется эксцентриситет. Также сечения могут быть тавровыми или двутавровыми.

В целях стандартизации прямоугольные и квадратные сечения колонн принимаются кратными 50 мм. Для монолитных колонн рекомендуется поперечное сечение не менее 250 мм.

Бетон для колонн используют не ниже класса В15 (С12/15), а для очень нагруженных не ниже В25 (C20/25).

Колонны армируются продольными стержнями арматуры диаметром ≥ 12 мм из стали класса А400C или А500C и поперечными стержнями или хомутами из стали класса А240C.

Размеры поперечных сечений следует принимать такими, чтобы гибкость l0/r относительно любой из осей поперечного сечения не превышала 120. Толщину защитного слоя бетона следует принимать ≥ диаметра стержней продольной арматуры и не менее 20 мм. Если в качестве продольной арматуры используется полосовая, угловая или фасонная сталь (в колоннах с жестким каркасом), толщина защитного слоя принимается ≥50 мм.

Расстояние в свету между вертикальными стержнями арматуры, расположенными при бетонировании вертикально, должно быть ≥ 50 мм. Расстояние между стержнями продольной арматуры, расположенными при бетонировании горизонтально или под наклоном принимается ≥ 25 м. для арматуры нижней части сечения и ≥ 30 мм для арматуры верхней части сечения. Кроме того, это расстояние во всех случаях принимается ≥ наибольшего диаметра арматуры.

Поперечные стержни или хомуты устанавливаются без расчета, но с соблюдением следующих требований:

— при ширине поперечного сечения колонны ≤ 400 мм и количестве продольных стержней ≤ 4 проектируются плоские сварные каркасы без дополнительных стержней или одиночные хомуты;
— при ширине поперечного сечения > 400 мм или количестве продольных стержней > 4 устанавливаются дополнительные стержни на одной из сторон или ставятся двойные хомуты; — вместо двойных хомутов допускается ставить соединительные шпильки ;
— перегибы хомутов предусматривают на расстояниях ≤ 400 мм по ширине поперечного сечения элемента.

Конструкция вязаных хомутов колонн должна быть такова, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы — на расстоянии не более 400 мм по ширине сечения колонны. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

Расстояние между стержнями поперечной арматуры принимается ≤ 15 d для вязаных каркасов и ≤ 20 d для сварных каркасов, чтобы предотвратить боковое выпучивание продольных стержней арматуры. При этом во всех случаях это расстояние принимается ≤ 500 мм, где d — это наименьший из диаметров продольных сжатых стержней.
В колоннах с коэффициентом армирования продольной арматурой > 3% поперечные стержни или хомуты ставятся на расстояниях ≤ 10d и ≤ 300 мм.

Диаметр поперечной арматуры в сварных каркасах принимается:

5-6 мм — при d = 14-20 мм продольных стержней;
8 мм — при d = 22-25 мм;
10 мм — при d = 28-32 мм;
12 мм — при d = 36-40 мм.

В вязаных каркасах диаметр хомутов принимается ≥ 5 мм и ≥ 0,25d, в данном случае d — наибольший диаметр стержней продольной арматуры. Как правило при изготовлении вязаных каркасов используются хомуты из проволоки класса А240С диаметром 6-8 мм.
Если проектом предусматриваются закладные металлические детали, то они не должны выступать за плоскость граней элементов. Закладные детали должны привариваться к рабочей арматуре или быть надежно заанкеренными в бетон посредством специальных анкерных крюков или стержней.