какое наименьшее расстояние смещения стыков арматуры в одном сечении в растянутой зоне бетона

Нахлест арматуры при вязке – нормы соединения по СНиП

Армирование – ответственная часть устройства всех монолитных конструкций, от которого зависит долговечного и надежного будущего строения. Процесс заключается в создании каркаса из металлических стержней. Он размещается в опалубку и заливается бетоном. Чтобы создать этот каркас, прибегают к вязке или сварочным работам. При этом большую роль при вязке играет правильно рассчитанный нахлест для арматуры. Если он недостаточный, то соединение окажется недостаточно прочным, а это сказывается на эксплуатационных характеристиках. Поэтому важно разобраться, какой именно делать нахлест при вязке.

Виды соединений

Существует два основных метода крепления арматуры, согласно строительным нормам и правилам (СНиП), а именно пункту 8.3.26 СП 52-101-2003. В нем прописано, что соединение стержней может выполняться следующими типами стыковки:

Требования СНиП указывают на то, что бетонное основание нуждается в установке минимум двух неразрывных каркасов из арматуры. Их делают посредством фиксации стержней внахлест. Для частного домостроения подобный способ используется чаще всего. Это связано с тем, что он доступный и дешевый. Созданием каркаса может заняться даже новичок, так как нужны сами прутья и мягкая вязальная проволока. Не нужно быть сварщиком и иметь дорогостоящее оборудование. А в промышленном производстве чаще всего встречается метод сварки.

Обратите внимание! Пункт 8.3.27 гласит, что соединения арматуры внахлест без применения сварки, используется для стержней, рабочее сечение которых не превышает 40 мм. Места с максимальной нагрузкой, не должны фиксироваться внахлест вязкой или сваркой.

Соединение прутьев методом сварки

Нахлест стержней методом сварки используется исключительно с арматурой марки А400С и А500С. Только эти марки считаются свариваемыми. Это сказывается и на стоимости изделий, которая выше обычных. Одним из распространенных классов является класс А400. Но сращивание изделий ими недопустимо. Нагреваясь, материал становится менее прочным и теряет свою устойчивость к коррозии.

В местах, где есть перехлест арматуры, сваривание запрещается, несмотря на класс стержней. Почему? Если верить зарубежным источникам, то есть большая вероятность разрыва места соединения, если на него будут воздействовать большие нагрузки. Что касается российских правил, то мнение следующее: использовать дуговую электросварку для стыковки разрешается, если размер диаметров не будет превышать 25 мм.

Важно! Длина сварочного шва напрямую зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для работы используют электроды, сечение которых от 4 до 5 мм. Требования, регламентированные в ГОСТах 14098 и 10922, сообщают, что делать нахлест методом сварки можно длиной меньше 10 диаметров арматурных прутьев, используемых для работ.

Стыковка арматуры методом вязки

Это самый простой способ обеспечить надежную конструкцию из арматурных прутьев. Для этой работы используется самый популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки выполняется посредством вязальной проволоки. Для этого два прутка приставляются друг к другу и обвязываются в нескольких местах проволокой. Как говорилось выше, согласно СНиП, есть 3 варианта фиксации арматурных прутьев вязкой. Фиксация прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также пользуясь деталями с загибами на концах.

Выполнять соединение прутьев арматуры внахлест абы как нельзя. Существует ряд требований к этим соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. И дело не только в длине нахлеста, но и других моментах.

Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Хоть процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем их соединение сварочным аппаратом, назвать его простым нельзя. Как любая работа, процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Только тогда можно сказать, что армирование монолитной конструкции выполнено правильно. Занимаясь соединением арматуры с нахлестом методом вязки, следует обращать внимание на такие параметры:

Мы упоминали, что размешать арматурный стык, сделанный внахлест, на участке с самой высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К этим участкам относятся и углы здания. Получается, что нужно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно приходиться на участки железобетонной конструкции, где нагрузка не оказывается, или же она минимальная. А что делать, если технически соблюсти это требование невозможно? В таком случае размер нахлеста прутьев зависит от того, сколько диаметров имеет арматура. Формула следующая: размер соединения равен 90 диаметров используемых прутьев. Например, если используется арматура Ø20 мм, то размер нахлеста на участке с высокой нагрузкой составляет 1800 мм.

Однако техническими нормами четко регламентированы размеры подобных соединений. Нахлест зависит не только от диаметра прутьев, но и от других критериев:

Нахлест при разных условиях

Так какой же нахлест арматуры при вязке? Какие есть точные данные? Начнем с рассмотрения примеров. Первый фактор, от которого зависит нахлест – это диаметр прутьев. Наблюдается следующая закономерность: чем больше диаметр используемой арматуры, тем больше становится нахлест. Например, если используется арматура, диаметром 6 мм, то рекомендуемый нахлест составляет 250 мм. Это не означает, что для прутьев сечением в 10 мм он будет такой же. Обычно, используется 30-40 кратноя величина сечения арматуры.

Итак, чтобы упростить задачу, используем специальную таблицу, где указан, какой нахлест используется для прутьев разного диаметра.

С этими данными каждый сможет выполнить работу правильно. Но есть еще одна таблица, указывающая на нахлест при использовании сжатого бетона. Он зависит от класса используемого бетона. При этом чем выше класс, тем разбежка стыков арматуры меньше.

Что касается растянутой зоны бетона, то в отличие от сжатой зоны, нахлест будет еще больше. Как и в предыдущем случае, с увеличением марки раствора длина уменьшается.

Если правильно расположить нахлест друг относительно друга и сделать его нужной длины, то скелет основания получит значительные увеличения прочности. Соединения равномерно распределяются по всей конструкции.

Согласно нормам и правилам (СНиП), минимальное расстояние между соединением должно составлять 61 см. Больше – лучше. Если не соблюдать эту дистанцию, то риск, что конструкция при сильных нагрузках и в ходе эксплуатации будет деформироваться, возрастает. Остается следовать рекомендациям, для создания качественного армирования.

Источник

Необходимая длинна нахлеста арматуры

Универсальное решение есть в ГОСТе

После того, как приобретете опыт (и выполните расчеты анкеровки для разных случаев загружений), то будете делать как я Вам говорю уже на основе опыта расчетов (см. также ответ #8 уважаемого GMG).

Обычно длину нахлеста для периодического профиля принимают 30d. Потому что обычно арматура А500С а бетон B25. Но моГут быть еще нюансы не учтенные в СП. Сейсмика, срок службы (100лет к примеру) и ответственность здания.
Хотя нахлест арматуры и расчетная величина, но для удобства в проекте принимают везде один налест, к примеру 40 диаметров, пишут об этом в общих данных или в примечаниях.

По гладкому профилю, концы должны заканчиваться крюками либо петлями а на b не проходит

В таких случаях применяют муфты, сварку, петлевые окончания.

80 диаметров нахлеста это противоречит здравому смыслу на больших и средних диаметрах арматуры. А на малых диаметрах если проектировщик не способен сделать стыки вразбежку, то большие вопросы к нему.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

По теме.
Железобетон такая интересная вещь, что отдельного своего ГОСТа СПДС на неё нет. А тот что есть недовылизан до совершенства.
Все рисуют по разному.
Чаще всего дают схему нахлёста на каждом листе с армированием для каждого случая и каждой арматурины и пишут в технических требованиях чего-нибудь интересное. Многие потом дублируют это в ОД.
Не забывайте, что на месте часто у рабочих на руках всего 1 лист «Схема армирования», а за остальными листами (если они есть вообще) надо спускаться к прорабу в контору и подниматься 5-20 этажей по деревянным «лестницам» практически методом человека паука. И на нём желательно отобразить побольше.

Источник

Расстояние между арматурой по СП 63.13330 (СНиП 52-01-2003)

Требования к минимальному расстоянию между стержнями арматуры

Требования к минимальному расстоянию между стержнями арматуры приведены в разделе 10.3 СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. (раздел 10.3 СП 63.13330.2018)

Для чего необходим обеспечить минимальное расстояние между стержнями в железобетонной конструкции:

Согласно п. 10.3.5 (СП 63.13330.2012, СП 63.13330.2018), минимальное расстояние между стержнями арматуры должно составлять:

1. Не менее наибольшего диаметра стержня!

2. При горизонтальном или наклонном положении стержней в один или два ряда при бетонировании:

3. При горизонтальном или наклонном положении стержней более чем в два ряда при бетонировании:

4. При вертикальном положении стержней при бетонировании.

5. При стесненных условиях допускается располагать стержни группами — пучками (без зазора между ними).

При этом расстояния в свету между пучками должны быть также не менее приведенного диаметра стержня, эквивалентного по площади сечения пучка арматуры, принимаемого равным по формуле:

n- число стержней в пучке.

Требования к максимальному расстоянию между стержнями арматуры

Требования к максимальному расстоянию между стержнями арматуры приведены в разделе 10.3 СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.

Для продольной арматуры

В соответствии с п.10.3.8 — 10.3.10 СП 63.13330.2012 (СП 63.13330.2018), максимальное расстояние между осями стержней продольной арматуры составляет:

1. в железобетонных балках и плитах:

2. в железобетонных колоннах:

3. В железобетонных стенах:

Важные примечания!

Для поперечной арматуры

В соответствии с п.10.3.11-10.3.20- СП 63.13330.2012 (СП 63.13330.2018), максимальное расстояние между осями стержней продольной арматуры составляет:

Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура.

Ее устанавливают с целью восприятие усилий, а также ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.

Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов (колонны, стойки и т.д.) принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов (балках, ригелях и т.д) принимают не менее 6 мм.

В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.
Максимальное расстояние для поперечной арматуры:

Важные примечания!

h₀ — рабочая высота сечения в м, вычисляется по формуле

h — высота сечения в м.

a’ — расстояние от центра тяжести растянутой арматуры, до ближайшего края сечения

Рабочая высота сечения — это расстояние от сжатой грани элемента до центра тяжести растянутой продольной арматуры (п.3.22 СП63).

Источник

Об особенностях работы соединений арматуры внахлест в ж.б. конструкциях

Соединения арматуры внахлест применяют прежде всего по технологическим причинам, таким как простота выполнения соединения (отсутствие необходимости проведения специального контроля, как, например, при сварном соединении) и высокая скорость производства работ. Поэтому, не смотря на то, что данные стыки приводят к увеличению расхода арматуры, они остаются самыми популярными среди всех возможных стыков арматуры. Но не смотря на очевидные плюсы данного вида стыков, есть и особенности, о которых нужно помнить при выборе этого вида соединений.

Главная особенность состоит в том, что в работе стыка участвует бетон, в отличии от сварного соединения или соединения с помощью муфт. Каждый из нахлестываемых стержней цепляется своими выступами за окружающий соединение бетон и передает через него усилия на соседний стержень, под некоторым углом. Общий принцип распределения напряжений в арматуре аналогичен распределению напряжений при анкеровке. В начале стыка напряжение в стержне максимальное, в конце стержня равно нулю. Аналогично и у второго стержня. Суммарное усилие, которое воспринимают оба стержня на любом участке по длине стыка не превосходит усилия в начале стыка в каждом из стержней. Условно можно считать, что в середине стыка каждый из стержней воспринимает половину приходящегося на стык усилия. Длину нахлеста, теоретически, можно считать равной длине анкеровки, но как показывает практика, передача усилия с одного стержня на другой, с участием бетона, происходит хуже, чем передача усилий с арматуры на бетон при анкеровке, поэтому в нормах добавлены коэффициенты, увеличивающие длину нахлеста по сравнению с длиной анкеровки.

Передача усилий в соединениях внахлест

Характерное откалывание защитного слоя бетона

Чем выше диаметр стержней и соответственно усилия в них, тем выше усилия и в бетоне. Для восприятия поперечных раскалывающих усилий, в пределах стыка, должна устанавливаться перечная арматура (данное обязательное требование относится и к стыкам, работающим на динамические нагрузки). При отсутствии поперечной арматуры особо важную роль играет величина защитного слоя, так, при небольшой его величине и большом диаметре стыкуемых стержней, он может легко отколоться и стык работать не будет.

При близком расположении стыков раскалывающие напряжения в бетоне накладываются, поэтому в нормах по железобетону указано о необходимости смещения стыков относительно друг друга.

Распределение поперечных растягивающих напряжений в бетоне

Возможные варианты установки поперечной арматуры

Поперечная арматура в виде спиралей

Поперечную арматуру можно не устанавливать, если арматура стыкуется в 1/4 — 1/3 пролета, где напряжения в ней минимальные и по расчету (на действие изгибающих моментов) требуется арматура диаметром не более 10 мм, при расстоянии между стыками не менее 10d стыкуемой арматуры.

Требование к установке поперечной арматуры для стыкующихся внахлест стержней также указано в «Методическое пособие Проектирование железобетонных конструкций с применением сварных сеток и каркасов заводского изготовления. Москва 2016». Цитата из пособия: «При стыковании арматуры внахлестку дополнительная поперечная арматура требуется в следующих случаях:
— диаметр стыкуемых стержней 16 мм и более;
— свыше 50% стержней стыкуется в одном сечении;
— при воздействии динамических нагрузок.
Поперечную арматуру располагают на участках 1/3 l по краям длины нахлестки. На каждом из этих участков должно быть не менее трех поперечных стержней, при продольной арматуре из стали А500СП, их число может быть снижено до двух.
Поперечная арматура должна располагаться с внешней стороны стыкуемых стержней. Для постоянно сжатых стержней по одному дополнительному поперечному стержню следует устанавливать с каждой стороны за пределами длины нахлестки на расстоянии 4ds, от крайних поперечных стержней, расположенных в пределах длины нахлестки. В качестве поперечной арматуры стыков можно использовать горизонтальные участки хомутов, вертикальные (боковые) участки которых служат для обеспечения прочности на срез. Поперечная арматура в виде узких хомутов или скруток, охватывающая стыкуемые стержни, рекомендуется для стержней крупных диаметров (28 мм и выше).

…В сжатых элементах допустимо стыковать все стержни в одном сечении путем нахлестки без сварки. Стержни диаметров более 25 мм в сжатых элементах и 32 мм в растянутых не рекомендуется стыковать внахлестку.
В порядке исключения такие соединения допустимы, если минимальный размер поперечного сечения элемента равен или более 1 м и, если напряжения в стержне не превышают 80% расчетного сопротивления.
Для стыкования стержней большого диаметра могут быть применены контактные стыки (только для условий работы на сжатие), а также сварные стыки и стыки с использованием винтовых или обжимных муфт.
При отсутствии поперечных сжимающих усилий в зоне стыкования стержней внахлестку следует устанавливать конструктивную поперечную арматуру. При стыковании внахлестку стержней, работающих на растяжение, поперечную арматуру устанавливают по расчету.
Для восприятия расклинивающих усилий у концов стыкуемых сжатых и растянутых стержней необходима установка дополнительной поперечной арматуры у концов стержней за пределами нахлестки на участках 4ds».

Кроме указанного выше документа требование об установке поперечной арматуры для растянутых стыков содержится в «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)» (в пункте 5.51), а также в СП 63.13330 (в пункте 10.3.30) и в др. литературе по железобетону.

Дальше в статье приведены результаты экспериментального исследования работы стыков внахлест в балках.

Работа стыков растянутой арматуры при чистом изгибе балок
Материалы данной главы взяты из статьи Мехрана Ghasabeh (с ресурса: http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12615530/index.pdf).

Два типа разрушений балок, при недостаточном сцеплении арматуры:

1. Образование трещин на растянутой грани балки, если защитный слой арматуры менее половины расстояния в свету между стержнями

2. Образование трещин на боковой грани балки, если расстояние в свету между стержнями менее защитного слоя арматуры

В первом эксперименте Мехрана Ghasabeh балка хрупко разрушилась в месте нахлеста не достигныв предельных напряжений в арматуре, рассчитанных по уравнениям прочности.

Схема установки для испытания балок на чистый изгиб

Схема армирования экспериментальной балки без хомутов в зоне нахлеста

Разрушение произошло на растянутой грани от изгибной трещины в конце стыка.

Во втором эксперименте защитный слой до верхней и боковых граней балки был больше расстояния между стержнями, разрушение балки произошло по боковым граням. После образования трещин на боковых гранях, изгибные трещины раскрылись еще больше.

Пример 1 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры

Пример 2 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры

Пример разрушения растянутого стыка арматуры

В последнем эксперименте была та же арматура и защитные слои, что и в прошлом эксперименте, но было установлено 6 хомутов, вместо 4-х, чтобы добиться разрушения от изгибных трещин. Первыми появились изгибные трещины, далее, при образовании боковых продольных трещин, из-за небольшого защитного слоя (менее допустимого по ACI) произошло хрупкое разрушение балки при напряжениях, меньших, чем балка несла в прошлом эксперименте (с 4 хомутами). Таким образом, при нарушении величины защитного слоя поперечная арматура не только не увеличила прочность стыка, но даже ухудшила работу стыка.

По результатам экспериментов были сделаны следующие выводы:

Работа изгибаемых стыков с дополнительным поперечным армированием

В данной главе использованы материалы кандидатской диссертации Мохамеда Кассема Омара «Влияние косвенного армирования на несущую способность стыковых соединений арматуры железобетонных конструкций» (с сайта tekhnosfera.com).

В диссертации рассматриваются экспериментальные исследования бессварных стыков с косвенной спиральной арматурой и дополнительной продольной арматурой внутри кольцевой спирали, создающей эффект обоймы, и рассматривается влияние данного эффекта на несущую способность стыкового соединения. Установлено увеличение касательных напряжений на торцах стыка и близкое к линейному распределение в средней части стыка.

Отличие работы сжатых и растянутых стыков арматуры в колоннах
Материалы данной главы взяты из зарубежной литературы к коду EC2.

Особенностью работы сжатых бессварных стыков арматуры является передача сжимающего усилия не только по длине стыкуемых стержней, но и через их торцы (по аналогии со сваями в грунте), которые опираются на бетон и передают на него часть сжимающего усилия. Кроме того, из-за отсутствия растяжения в бетоне (и соответственно трещин в нем), он воспринимает больше усилий, чем в растянутых стыках. В растянутом стыке напряжения в стержнях увеличиваются в местах образования трещин по длине стыка, в сжатом усилия более равномерные, из-за отсутствия трещин. Силы сцепления арматуры с бетоном до образования трещин непрерывны, после образования трещин становятся прерывными, и на стержни, в местах образования трещин, передается больше растягивающих усилий. В середине стыка каждый из растянутых стержней воспринимает половину усилия, действующего в стержнях в начале соединения внахлест.

При расположении колонн на торце фундаментных плит рекомендуется устанавливать дополнительные П-образные хомуты для вертикальных стержней колонны в теле фундаментной плиты для предотвращения сдвига по наклонному сечению

Пример установки поперечных стержней за зоной сжатого стыка

В сжатом стыке, в отличии от растянутого, нет такой сильной зависимости несущей способности стыка от защитного слоя бетона, однако, есть зависимость несущей способности от расстояния между торцом стержня и кромкой бетона (из-за эффекта опирания торца стержня на бетон). Влияние поперечной арматуры больше в сжатом стыке, чем в растянутом. При сжатии, торец стержня упирается в бетон и создает эффект «протыкания» бетона, чтобы этот эффект предотвратить, в европейских нормах есть требование об установке дополнительного поперечного стержня за зоной нахлеста, на расстоянии не менее 4 диаметров анкеруемого стержня.

Соединение внахлест сжатой арматуры по Еврокоду 2

Если в колонне есть растянутые стыки, они работают аналогично растянутым стыкам в плите перекрытия.

Следует также отметить, что в действующем СП63, в отличие от СП52, нет требования по разбежке сжатых стержней стыкуемых внахлест в одном сечении, в СП63 это требование оставили только для растянутых стержней.

Если нахлест осуществляется с помощью отгиба арматуры в средней части колонны, то нужно конструктивно устанавливать дополнительные хомуты в месте отгибания вертикальных стержней, так как из-за изгиба появляется горизонтальная составляющая вертикальной силы, которая стремиться выколоть защитный слой в зоне изгиба.

Рис. 1. Схема распределения усилий в зоне отгиба вертикального арматурного стержня

Рис. 2. Дополнительные хомуты при величине отгибаемой части стержня большей, чем толщина плиты

Рис. 3. Схема выкалывающих усилий в зоне отгиба арматурного стержня при действии сжимающих или растягивающих усилий (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Рис. 4. Схема выкалывающих усилий в зоне отгиба арматурного стержня при действии сжимающих усилий (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Рис. 5. Формулы для определения выкалывающего усилия в бетоне и напряжений в охватывающем отгибаемый стержень хомуте (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Особенность работы стыков внахлест, в колоннах, при циклических сейсмических нагрузках

У сейсмических нагрузок есть 2 главных отличия от обычных нагрузок: 1) эта нагрузка является циклической (повторяющейся), 2) эта нагрузка приводит к знакопеременным усилиям в колоннах.

Работа стыков арматуры в колоннах при сейсмических нагрузках

Источник