Коэффициент приведения арматуры к бетону формула

Коэффициент армирования: для чего нужен и как рассчитывается

Отправим материал на почту

Исполнение монолитных конструкций, куда относят заливной фундамент ленточного типа, цементные стяжки, а иногда и плиты перекрытия – ответственная работа. Она требует соблюдения расхода арматуры на куб бетона, для чего и нужно знать коэффициент армирования. В частном строительстве этот параметр важен так же, как и в капитальном, поэтому мне хотелось бы напомнить, какие правила расхода арматуры существуют, и как проводится ее расчет на основе СНиП.

Что написано в СНиП

Коэффициент армирования – значение, без которого невозможны строительные работы. Важно понимать, что это процентный показатель, вычисляемый по суммарному сечению или по массе используемых материалов. Расчеты основываются на положениях СНиП 2.03.01-84, а параметры прописаны в ГОСТ 10884, где регулируются стандарты арматурной стали для ж/б конструкций.

На практике рекомендую делать расчеты только по указаниям СНиП; приблизительные оценки здесь неуместны. На результат одинаково плохо повлияет как недостаток, так и переизбыток арматурного материала. Недостаток ухудшит эксплуатационные качества конструкции и, в конечном итоге, повлияет на ее долговечность.

Попытка нашпиговать бетон арматурой «про запас» также не приведет к ожидаемому результату. Вы превысите нормативы по материалоемкости, потратите больше денег, а строительные работы обойдутся дороже, чем планировалось. Все вместе не пойдет на пользу бюджету, да и конструкция не станет намного прочнее. Более того, расчеты показывают, что в некоторых случаях прочность даже снижается, а это не тот результат, который вы бы хотели получить.

В СНиП указано, что правильный расчет коэффициента армирования железобетонных конструкций защитит конструкцию от следующих негативных процессов:

  • Разрушений в процессе эксплуатации (в пределах расчетной прочности и при нормальных условиях).
  • Структурных изменений ж/б конструкции, связанных с нарастанием усталости металла от статических нагрузок на постройку.

Что касается практики строительства бетонных оснований, то оптимальным будет требование использования минимум двух неразрывных каркасов. Особенность создания каркасов в частном секторе состоит в фиксации арматурных стержней не с помощью сварки, а внахлест. Такое соединение хорошо перераспределяет растягивающие и сжимающие нагрузки и одновременно получается более качественным.

Сварочное соединение оправдывает себя в промышленном и другом капитальном строительстве. Для частных построек используют стержни меньшего диаметра, и сварка нередко просто прожигает их, снижая качество каркаса в целом.

Как рассчитать

Бетон не становится железобетоном просто из-за наличия внутри некоторого количества металлических стержней. Если строители погружают в опалубку приблизительно собранный каркас, заливают его раствором, а потом называют изделие железобетоном, это не всегда соответствует истине.

Для ж/б изделий существует понятие минимального процента армирования. Если в вашем фундаменте процент включенных арматурных деталей меньше необходимого, то основание по параметрам будет отнесено не к ж/б, а к бетонным изделиям.

В общем случае, чтобы вычислить минимальный процент (или коэффициент), суммарное сечение арматурных стержней делят на сечение бетонной массы, которую предполагается усиливать. На практике процент армирования фундамента, балки, стенового каркаса или колонны намного удобнее определять следующим способом:

  • Массу каркаса делят на массу бетона в изделии.
  • Полученное число переводят в проценты: умножают его на 100.

Для чего нужны предельные значения коэффициента

Минимальный процент усиления сообщает о том, каким будет предельно допустимое значение, после которого возможность разрушения фундамента или стены резко возрастает. В любом случае, если процент опускается ниже 0,05%, речь будет идти о частичном усилении бетонной конструкции, и назвать ее ЖБИ уже нельзя.

Минимальный показатель может изменяться в определенных пределах, что связано с особенностями конструкции и распределения в ней нагрузок. Возможны следующие варианты:

  • В перекрывающих плитах и перемычках над оконными и дверными проемами (нагрузки формируют изгиб в плоскости), минимальный коэффициент считают как 0,05% для бетонов всех марок.
  • Для вертикальной стеновой арматуры имеет значение длина конструкции, толщина монолита и марка бетона. Усиление 0,05-0,2 считают для бетонов по класс В15 включительно, коэффициент 0,1-0,25 – для бетонов классов с В20 по В22,5.

Поскольку переизбыток металла в бетоне ухудшит технические характеристики конструкции, существует верхний предел, ограничивающий использование арматуры. Нормативы максимального коэффициента (независимо от марки бетона) выглядят следующим образом:

  • Изделие с колоннами. Процент вхождения арматуры не выше 5%.
  • Остальные виды изделий. Процент армирования не выше 4%.

Также удельный вес арматурных стержней в сечении бетона меняют в следующих случаях:

  • Коэффициент армирования снижают при увеличении слоя бетона.
  • Коэффициент увеличивают, если предполагается использование стержней большого сечения.
Читайте также:  С крюк для металлопроката

Для упрощения расчетов существуют таблицы, связывающие эти параметры. Отдельно рассчитывается величина защитного слоя бетона, то есть, расстояние от каркаса до поверхности изделия. Для большинства конструкций она находится в пределах от 3 (сборный ж/б) до 7 см (монолитные фундаменты).

О проверке минимального процента армирования в следующем видео:

Коротко о главном

В частном строительстве регулярно используются монолитные конструкции. Для их изготовления применяют цементный раствор, армированный металлическим каркасом. Чтобы изделие получилось прочным и долговечным, проводят расчет его параметров, в том числе и коэффициента армирования.

Показатель позволяет определить минимально необходимое количество металлической арматуры, диаметр металлических стержней, подобрать расстояние между арматурным каркасом и поверхностью бетона. Так как на прочность изделия одинаково плохо влияет как недостаток, так и избыток арматуры, существуют минимальные и максимальные значения коэффициента.

Напишите в комментариях, как думаете – стоит ли использовать стержни большего диаметра, чтобы создать повышенный запас прочности?

Источник

Коэффициент приведения арматуры к бетону формула

ПОСОБИЕ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
(к СП 52-101-2003)

Содержит указания СП 52-101-2003 по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры; положения, детализирующие эти указания, примеры расчета, а также рекомендации, необходимые для проектирования.

Для инженеров-проектировщиков, а также студентов строительных вузов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Пособии приведены все указания по проектированию СП 52-101-2003, положения, детализирующие эти указания, примеры расчета элементов, а также рекомендации по проектированию.

Материалы по проектированию редко встречаемых конструкций с ненапрягаемой высокопрочной арматурой (классов А600 и выше) в настоящее Пособие не включены, а приведены в «Пособии по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона».

В Пособии не приведены особенности проектирования конструкций отдельных видов зданий и сооружений, связанные с определением усилий в этих конструкциях. Эти вопросы освещены в соответствующих Сводах Правил и пособиях.

Единицы физических величин, приведенные в Пособии: силы выражены в ньютонах (Н) или килоньютонах (кН); линейные размеры — в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости — мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия — в кН/м или Н/мм. Поскольку 1 МПа =1 Н/мм , при использовании в примерах расчета формул, включающих величины в МПа (напряжения, сопротивления и т.п.), остальные величины приводятся только в Н и мм (мм ).

В таблицах нормативные и расчетные сопротивления и модули упругости материалов приведены в МПа и в кгс/см .

Пособие разработано «ЦНИИПромзданий» (инженер И.К.Никитин, доктора технических наук Э.Н.Кодыш и Н.Н.Трёкин) при участии «НИИЖБ» (доктора технических наук А.С.Залесов, Е.А.Чистяков, А.И.Звездов, Т.А.Мухамедиев).

1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендации настоящего Пособия распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, выполняемых из тяжелого бетона классов по прочности на сжатие от В10 до В60 без предварительного напряжения арматуры и эксплуатируемых при систематическом воздействии температур не выше 50 °С и не ниже минус 40 °С в среде с неагрессивной степенью воздействия при статическом действии нагрузки.

Рекомендации Пособия не распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей, труб под насыпями, покрытий автомобильных дорог и аэродромов и некоторых других специальных сооружений.

Примечание. Термин «тяжелый бетон» применен в соответствии с ГОСТ 25192.

1.2. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, кроме выполнения расчетных и конструктивных требований настоящего Пособия, должны выполняться технологические требования по изготовлению и возведению конструкций, а также должны быть обеспечены условия для надлежащей эксплуатации зданий и сооружений с учетом требований по экологии согласно соответствующим нормативным документам.

1.3. В сборных конструкциях особое внимание должно быть уделено на прочность и долговечность соединений.

1.4. Бетонные элементы применяют:

а) преимущественно в конструкциях, работающих на сжатие при расположении продольной силы в пределах поперечного сечения элемента;

б) в отдельных случаях в конструкциях, работающих на сжатие при расположении продольной силы за пределами поперечного сечения элемента, а также в изгибаемых конструкциях, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей и сохранности оборудования (например, элементы, лежащие на сплошном основании).

Конструкции рассматривают как бетонные, если их прочность в стадии эксплуатации обеспечена одним бетоном.

1.5. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 23-01-99. Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.6. Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить по предельным состояниям, включающим:

— предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);

— предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.).

Читайте также:  Арматура резка по размеру

Расчеты по предельным состояниям первой группы, содержащиеся в настоящем Пособии, включают расчеты по прочности с учетом в необходимых случаях деформированного состояния конструкции перед разрушением.

Расчеты по предельным состояниям второй группы, содержащиеся в настоящем Пособии, включают расчеты по раскрытию трещин и по деформациям.

Расчет бетонных конструкций по предельным состояниям второй группы не производится.

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов следует, как правило, производить для всех стадий — изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.

1.7. Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить с учетом возможного образования трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре (физическая нелинейность), а также с учетом в необходимых случаях деформированного состояния конструкций перед разрушением (геометрическая нелинейность).

Для статически неопределимых конструкций, методика расчета которых с учетом физической нелинейности не разработана, допускается определять усилия в предположении линейной упругости материала.

1.8. Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициенты сочетаний, коэффициенты надежности по нагрузке, коэффициенты надежности по назначению, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) принимают согласно СНиП 2.01.07-85*.

1.9. При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от веса элемента следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,60 — при транспортировании, 1,40 — при подъеме и монтаже. В этом случае следует учитывать также коэффициенты надежности по нагрузке.

Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

БЕТОН

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕТОНА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

2.1. Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:

а) классов по прочности на сжатие:

B10; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60;

б) классов по прочности на осевое растяжение:

0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2;

в) марок по морозостойкости:

F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;

г) марок по водонепроницаемости:

W2; W4; W6; W8; W10; W12.

2.2. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и на осевое растяжение (проектный возраст), назначают при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкции проектными нагрузками. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в возрасте 28 суток.

Значение отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015.0* и стандартами на конструкции конкретных видов.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 13050-2003. — Примечание изготовителя базы данных.

2.3. Класс бетона по прочности на сжатие назначается во всех случаях.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение, и ее контролируют на производстве (например, для бетонных изгибаемых элементов).

Марку по морозостойкости назначают для конструкций, подверженных в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию (надземные конструкции, подвергающиеся атмосферным воздействиям, находящиеся во влажном грунте или под водой и др.).

Марку по водонепроницаемости назначают для конструкций, к которым предъявляют требования ограничения водопроницаемости (резервуары, подпорные стены и др.).

2.4. Для железобетонных конструкций рекомендуется принимать класс бетона на сжатие не ниже В15; при этом для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов рекомендуется принимать класс бетона не ниже B25.

Для бетонных сжатых элементов не рекомендуется применять бетон класса выше B30.

2.5. Для надземных конструкций, повергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной зимней температуре наружного воздуха от минус 5 °С до минус 40 °С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75; при этом, если такие конструкции защищены от непосредственного воздействия атмосферных осадков, марку по морозостойкости можно применять не ниже F50.

При расчетной зимней температуре выше минус 5 °С в указанных выше конструкциях марку бетона по морозостойкости не нормируют.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно п.1.5.

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

2.6. Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса по прочности на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона B согласно табл.2.1.

Нормативные сопротивления бетона и и расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний второй группы и , МПа (кгс/см ) при классе бетона по прочности на сжатие

Источник

Коэффициент армирования: для чего нужен и как рассчитывается

Отправим материал на почту

Исполнение монолитных конструкций, куда относят заливной фундамент ленточного типа, цементные стяжки, а иногда и плиты перекрытия – ответственная работа. Она требует соблюдения расхода арматуры на куб бетона, для чего и нужно знать коэффициент армирования. В частном строительстве этот параметр важен так же, как и в капитальном, поэтому мне хотелось бы напомнить, какие правила расхода арматуры существуют, и как проводится ее расчет на основе СНиП.

Читайте также:  Код окоф арматура трубопроводная

Что написано в СНиП

Коэффициент армирования – значение, без которого невозможны строительные работы. Важно понимать, что это процентный показатель, вычисляемый по суммарному сечению или по массе используемых материалов. Расчеты основываются на положениях СНиП 2.03.01-84, а параметры прописаны в ГОСТ 10884, где регулируются стандарты арматурной стали для ж/б конструкций.

На практике рекомендую делать расчеты только по указаниям СНиП; приблизительные оценки здесь неуместны. На результат одинаково плохо повлияет как недостаток, так и переизбыток арматурного материала. Недостаток ухудшит эксплуатационные качества конструкции и, в конечном итоге, повлияет на ее долговечность.

Попытка нашпиговать бетон арматурой «про запас» также не приведет к ожидаемому результату. Вы превысите нормативы по материалоемкости, потратите больше денег, а строительные работы обойдутся дороже, чем планировалось. Все вместе не пойдет на пользу бюджету, да и конструкция не станет намного прочнее. Более того, расчеты показывают, что в некоторых случаях прочность даже снижается, а это не тот результат, который вы бы хотели получить.

В СНиП указано, что правильный расчет коэффициента армирования железобетонных конструкций защитит конструкцию от следующих негативных процессов:

  • Разрушений в процессе эксплуатации (в пределах расчетной прочности и при нормальных условиях).
  • Структурных изменений ж/б конструкции, связанных с нарастанием усталости металла от статических нагрузок на постройку.

Что касается практики строительства бетонных оснований, то оптимальным будет требование использования минимум двух неразрывных каркасов. Особенность создания каркасов в частном секторе состоит в фиксации арматурных стержней не с помощью сварки, а внахлест. Такое соединение хорошо перераспределяет растягивающие и сжимающие нагрузки и одновременно получается более качественным.

Сварочное соединение оправдывает себя в промышленном и другом капитальном строительстве. Для частных построек используют стержни меньшего диаметра, и сварка нередко просто прожигает их, снижая качество каркаса в целом.

Как рассчитать

Бетон не становится железобетоном просто из-за наличия внутри некоторого количества металлических стержней. Если строители погружают в опалубку приблизительно собранный каркас, заливают его раствором, а потом называют изделие железобетоном, это не всегда соответствует истине.

Для ж/б изделий существует понятие минимального процента армирования. Если в вашем фундаменте процент включенных арматурных деталей меньше необходимого, то основание по параметрам будет отнесено не к ж/б, а к бетонным изделиям.

В общем случае, чтобы вычислить минимальный процент (или коэффициент), суммарное сечение арматурных стержней делят на сечение бетонной массы, которую предполагается усиливать. На практике процент армирования фундамента, балки, стенового каркаса или колонны намного удобнее определять следующим способом:

  • Массу каркаса делят на массу бетона в изделии.
  • Полученное число переводят в проценты: умножают его на 100.

Для чего нужны предельные значения коэффициента

Минимальный процент усиления сообщает о том, каким будет предельно допустимое значение, после которого возможность разрушения фундамента или стены резко возрастает. В любом случае, если процент опускается ниже 0,05%, речь будет идти о частичном усилении бетонной конструкции, и назвать ее ЖБИ уже нельзя.

Минимальный показатель может изменяться в определенных пределах, что связано с особенностями конструкции и распределения в ней нагрузок. Возможны следующие варианты:

  • В перекрывающих плитах и перемычках над оконными и дверными проемами (нагрузки формируют изгиб в плоскости), минимальный коэффициент считают как 0,05% для бетонов всех марок.
  • Для вертикальной стеновой арматуры имеет значение длина конструкции, толщина монолита и марка бетона. Усиление 0,05-0,2 считают для бетонов по класс В15 включительно, коэффициент 0,1-0,25 – для бетонов классов с В20 по В22,5.

Поскольку переизбыток металла в бетоне ухудшит технические характеристики конструкции, существует верхний предел, ограничивающий использование арматуры. Нормативы максимального коэффициента (независимо от марки бетона) выглядят следующим образом:

  • Изделие с колоннами. Процент вхождения арматуры не выше 5%.
  • Остальные виды изделий. Процент армирования не выше 4%.

Также удельный вес арматурных стержней в сечении бетона меняют в следующих случаях:

  • Коэффициент армирования снижают при увеличении слоя бетона.
  • Коэффициент увеличивают, если предполагается использование стержней большого сечения.

Для упрощения расчетов существуют таблицы, связывающие эти параметры. Отдельно рассчитывается величина защитного слоя бетона, то есть, расстояние от каркаса до поверхности изделия. Для большинства конструкций она находится в пределах от 3 (сборный ж/б) до 7 см (монолитные фундаменты).

О проверке минимального процента армирования в следующем видео:

Коротко о главном

В частном строительстве регулярно используются монолитные конструкции. Для их изготовления применяют цементный раствор, армированный металлическим каркасом. Чтобы изделие получилось прочным и долговечным, проводят расчет его параметров, в том числе и коэффициента армирования.

Показатель позволяет определить минимально необходимое количество металлической арматуры, диаметр металлических стержней, подобрать расстояние между арматурным каркасом и поверхностью бетона. Так как на прочность изделия одинаково плохо влияет как недостаток, так и избыток арматуры, существуют минимальные и максимальные значения коэффициента.

Напишите в комментариях, как думаете – стоит ли использовать стержни большего диаметра, чтобы создать повышенный запас прочности?

Источник

Поделиться с друзьями
Металл