Максимальный процент армирования железобетонных конструкций: Коэффициент армирования железобетона, как он считается

Содержание

СП63. Расчет минимального и максимального армирования стен

Минимальное и максимальное, как продольное так и поперечное армирование стен вычислено на основе конструктивных требований Раздела 10 СП63.13330.2018.



Минимальное и максимальное армирование стен согласно СП63.13330.2018

Минимальные / максимальные площади продольной и поперечной арматуры железобетонных стен определяются конструктивными требованиями Раздела 10 СП63.13330.2018.

Конструктивные требования к геометрическим размерам и армированию железобетонных элементов являются обязательными к выполнению согласно пункту 10.1.1 СП63.

Расчет продольного армирования реализован на основе требований пунктов 10.2.1, 10.2.2, 10.3.5, 10.3.6, 10.3.8 и 10.3.9; расчет поперечного – 10.3.12, 10.3.13, 10.3.14 и 10.3.16.

Требования в части возможности размещения арматуры (пункт 10.2.1), обеспечения качественного уплотнения бетонной смеси (пункт 10.3.5) и др. не имеют количественных критериев выполнения. Выполнение таких требований обеспечивается субъективным решением проектировщика в каждой конкретной проектной ситуации.

1. Продольное армирование стен

1.1. Комментарии и ограничения в реализации

Расчет выполняется для продольных стержней арматуры фиксированного диаметра, расположенных в один ряд*.

 

1.2. Минимальное продольное армирование
As,min

Минимальный процент продольной растянутой арматуры μmin, а также требуемой по расчету сжатой, в явном виде определен пунктом 10.3.6 в зависимости от вида напряженно-деформированного состояния (НДС) и формы поперечного сечения. Соответствующая площадь минимального армирования вычисляется по формуле As,min = μmin · b · (h – c)*.

1.3. Расчет максимального продольного армирования
As,max

Максимальный процент армирования не определен нормами СП63 в явном виде, однако, может быть вычислен* на основе нормируемого минимального расстояния между арматурными стержнями и принятого максимального диаметра ds,max. Проектировщику необходимо контролировать выполнение качественных конструктивных требований (см. выше).

 

2. Поперечное армирование стен

Поперечное армирование устанавливается у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых расположены стержни продольной арматуры, пункт 10.3.11 СП63.13330.2018. В случае воздействия крутящих моментов, пункт 10.3.16 СП63, армирование должно образовывать замкнутый контур.

2.1. Комментарии и ограничения в реализации

Рассмотрено поперечное армирование в виде шпилек и/или ветвей хомутов, расположенных с фиксированным шагом sw под углом 90° к продольной оси балки. Стержни поперечного армирования имеют одинаковый номинальный диаметр dsw.

2.2. Расчет минимального поперечного армирования
Asw,min

Минимальное армирование Asw,min стен вычислено* из условия размещения на ширине b – 2·cs целого числа поперечных стержней минимального диаметра dsw,min с стремящимся к максимальному по СП63 шагом sw,max. Шаг поперечных стержней по направлению оси стен принят равным sw,max. 

2.3. Расчет максимального поперечного армирования
Asw,max

Исходным данным к расчету Asw,max принята конфигурация продольного армирования, соответствующая определенной в п. 1.3  As,max, (расстояние между центрами продольных стрежней s и их диаметр ds).


Использование данного расчета означает факт согласия с Отказом от ответственности.

Замечания и предложения по данному расчету можно направить через форму обратной связи.

Любое использование материалов сайта допускается лишь с разрешения правообладателя и только со ссылкой на источник: www.RConcreteDesign.com

Армирование монолитных стен СНИП - МастерСам

СТЕНЫ ИЗ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА

5.82. Наружные и внутренние стены из монолитного бетона при применении переставных опалубок возводятся одновременно или последовательно (сначала внутренние стены, а затем наружные или наоборот).

Внутренние монолитные стены рекомендуется проектировать однослойными. Наружные стены могут быть однослойными или слоистыми.

5.83. Для возведения несущих стен из монолитного бетона рекомендуется применять тяжелые бетоны класса не ниже В7,5 и легкие бетоны класса не ниже В5. В зданиях высотой четыре и менее этажей допускается в несущих стенах применять легкие бетоны класса В3,5. Для внутренних стен плотность легких бетонов должна быть не ниже 1700 кг/м 3 .

5.84. Монолитные однослойные наружные стены рекомендуется проектировать из легкого бетона плотной структуры. При межзерновой пористости бетона не более 3 % и класса бетона не ниже В3,5 в нормальной и сухой по влажности зонах допускается наружные стены проектировать без защитно-декоративного слоя. Наружные легкобетонные стены без защитно-декоративного слоя следует окрашивать гидрофобными составами.

Наружные однослойные стены рекомендуется проектировать из легких бетонов с плотностью не более 1400 кг/м 3 . При технико-экономическом обосновании в однослойных наружных стенах допускается применять легкие бетоны плотностью более 1400 кг/м 3 .

5.85. Слоистые наружные стены можно проектировать из двух или трех основных слоев. Двухслойные наружные стены могут иметь утепляющий слой с наружной или внутренней стороны. В трехслойных наружных стенах утепляющий слой располагается между бетонными слоями.

5.86. Двухслойные наружные стены с утеплителем с наружной стороны могут быть монолитными и сборно-монолитными.

Монолитные стены возводят в два этапа. На первом этапе в переставных опалубках из тяжелого бетона возводят внутренний слой стены, на втором – наружный слой из теплоизоляционного легкого монолитного бетона.

Сборно-монолитная стена состоит из внутреннего монолитного слоя, выполняемого из тяжелого бетона, и наружного слоя – из сборных элементов.

5.87. Двухслойная наружная стена с утеплением с внутренней стороны состоит из наружного монолитного бетонного слоя, внутреннего утепляющего слоя – из газобетонных блоков толщиной не более 5 см или из жестких плитных утеплителей (например, из пенополистирола) толщиной не более 3 см и внутреннего отделочного слоя (рис. 26, а).

Ограничение толщин утепляющих слоев связано с обеспечением нормального тепловлажностного режима стен.

Тяжелый бетон целесообразно применять при расчетных зимних температурах, не превышающих минус 7°С. В остальных случаях необходимо применять легкие бетоны.

Рекомендуется два варианта возведения наружных монолитных стен с утеплением с внутренней стороны:

сначала на внутреннем щите опалубки укладывают слой утеплителя, затем опалубку собирают и бетонируют слой из монолитного бетона. При этом можно применять некалиброванные по толщине плиты утеплителя;

плиты утеплителя устанавливают после бетонирования стен.

При этом необходимо применять калиброванные по толщине плиты утеплителя.

При проектировании двухслойных стен с утеплителем с внутренней стороны следует учитывать, что возведение таких стен проще, чем стен с утеплителем с наружной стороны, но их применение ограничивается условием отсутствия точки росы в пределах толщины утепляющего слоя.

5.88. Трехслойные наружные стены рекомендуется проектировать сборно-монолитными, состоящими из внутреннего несущего слоя монолитного тяжелого бетона и утепленной сборной панели-скорлупы, устанавливаемой с наружной стороны. Панель-скорлупу можно устанавливать до и после возведения монолитной части стены (рис. 26, б).

Допускается трехслойные наружные стены проектировать с наружными и внутренними слоями из монолитного бетона и утепляющим слоем из жестких плитных утеплителей (рис. 26, в).

Рис. 26. Наружные стены монолитных зданий

а – двухслойная; б – трехслойная с наружным слоем из сборной панели скорлупы; в – то же, с внешними слоями из монолитного бетона

1 – блочная опалубка; 2 – панель-скорлупа; 3 – монолитный бетон стены; 4 – рабочие подмостки; 5 – крепежная система панели-скорлупы; 6 – утеплитель; 7 – связь; 8 – щиты опалубки; 9 – бадья; 10 – рассекатель; 11 – бетон

5.89. Конструктивное армирование стен следует предусматривать двух типов в зависимости от напряженного состояния стены:

если от расчетных нагрузок в сечении стены возникают растягивающие напряжения или в полностью сжатом сечении стены минимальные сжимающие напряжения в бетоне s £ 1 МПа (10 кгс/см 2 ), то конструктивное армирование рекомендуется принимать по всему полю стены, при этом количество вертикальной и горизонтальной арматуры должно быть не менее 0,025 % соответствующего поперечного сечения стены;

в остальных случаях конструктивную арматуру устанавливают только по контуру стены, а в пересечениях несущих стен, в местах резкого изменения толщин стен, у граней дверных и оконных проемов и у граней отверстий устанавливают вертикальную арматуру площадью сечения не менее 1 см 3 .

Вертикальную конструктивную арматуру рекомендуется проектировать в виде гнутых (Г-образных) каркасов.

Стыкование вертикальных каркасов по высоте здания рекомендуется производить в уровне перекрытий внахлестку без сварки. Величина перепуска определяется расчетом. При конструктивном армировании стен величина перепуска принимается не менее 200 мм независимо от диаметра вертикальной арматуры. При сборных перекрытиях стыкование арматурных каркасов рекомендуется производить сдельными стержнями, устанавливаемыми между торцами плит перекрытий.

Роль горизонтальной конструктивной арматуры в случае применения неразрезных монолитных, а также сборных и сборно-монолитных перекрытий, опертых по контуру или трем сторонам, выполняет конструктивная арматура в перекрытиях, расположенная параллельно стенам. В случае применения сборных балочных перекрытий рекомендуется устанавливать дополнительную горизонтальную арматуру в местах сопряжения их с монолитными стенами.

5.90. Расчетное армирование стен из монолитного бетона на внецентренное сжатие из плоскости рекомендуется выполнять арматурными блоками, собираемыми из Г-образных каркасов на строительной площадке. Следует предусматривать дифференцированное расчетное армирование по высоте здания в соответствии с изменением усилий в конструкциях.

Уменьшение расчетного армирования по высоте здания следует осуществлять за счет более редкого расположения вертикальных каркасов и (или) уменьшения диаметра вертикальных стержней.

5.91. Повышение трещиностойкости монолитных стен (ограничение по трещинообразованию или ширине раскрытия трещин) может быть достигнуто за счет выбора рациональных конструктивных систем и конструктивно-технологического решения стен; рационального применения материалов в наружных и внутренних стенах в соответствии с указаниями пп. 5.92-5.93.

5.92. Для предотвращения образования сквозных вертикальных температурно-усадочных трещин рекомендуется назначать отношение длины стены к высоте этажа не более двух.

В случае, если длина стены превышает вдвое высоту этажа, то в глухих участках стен рекомендуется устраивать вертикальные технологические швы.

5.93. Для ограничения раскрытия наклонных трещин во внутренних стенах верхних этажей зданий перекрестно-стеновой конструктивной системы с несущими наружными стенами разность D перемещений сопрягаемых участков наружной и внутренней стен не должны превышать величин, приведенных в табл. 7.

Армирование ленточного фундамента по СНиП

Армирование ленточного фундамента: СНиП

Вес любого здания через фундамент передается на грунт. Основание здания не позволяет строению разрушиться. Все требования к фундаментам и информация о них собрана в сборники правил СНиП. Руководствуясь этими документами можно сделать вывод, что армированный ленточный фундамент является самым распространенным при возведении зданий в местах неглубоко промерзающих почв.

Цель армирования

Ленточный фундамент имеет не обычную конструкцию: его длина во много раз больше, чем ширина и глубина. Вследствие такого устройства основы здания почти все нагрузки, которые на него действуют, распределяются вдоль.

Самостоятельно бетонный монолит не может выдержать это давление. И, чтобы сгладить силы, действующие на разрыв, применяется укрепление бетонного фундамента стальной арматурой. Этот процесс и получил название армирование.

Основным нагрузкам подёргается верхняя часть фундамента (сжатие) и нижняя(растяжение), поэтому следует усиливать именно эти части основания. Для середины основания это не имеет смысла, потому что там не наблюдается повышенных нагрузок.

Требования

Основные проекты и условия возведения конструкций из железобетона указаны в СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». Данный эталон устанавливает, как правильно монтировать стальную арматуру. Основные условия, предъявляемые к процессу:

  1. • Размеры основания не должны мешать правильному положению арматуры в траншее.
  2. • Зашитый покров над арматурой должен предохранять арматуру от воздействия внешней среды и надежно сопротивляться нагрузкам.
  3. • Расстояние между отдельными прутьями не должно препятствовать правильной состыковке и заполнению бетоном.

При усилении фундамента следует использовать арматуру только высокого качества. Монтирование каркасных сеток для ленточных фундаментов должно происходить в строгом соответствии со СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

Основные принципы

Перед заливкой ленточного фундамента бетоном необходимо грамотно скомпоновать армированный пояс с помощью стальной арматуры. Толщина и глубина основания зависит от будущих нагрузок на здание и используемых материалов для стен.

Ленточный фундамент можно обустроить двумя способами:

  • • использовать готовые блоки заводского изготовления;
  • • залить на месте в готовую траншею.

При использовании заводских блоков можно выделить слабое место: скрепление изделий между собой. Их соединяют армированным бетоном, что не очень надежно. А при заливке бетонным раствором получится надежный и прочный монолитный фундамент.

Монтаж каркаса из арматуры на месте строительства требует соблюдения ряда важных условий:

  1. • Арматура должна находится на расстоянии не менее 5 см от края опалубки.
  2. • Забиваются вертикальные прутки, к которым потом привязываются горизонтальные ряды. Можно и приварить с помощью сварки – это увеличит темп армирования. Но при нагреве металл теряет свою прочность и лучше все-таки вязать мягкой проволокой.
  3. • Один горизонтальный пояс способен сдерживать вертикальную деформацию примерно в пространстве 30-35 см. То есть, для основы высотой в 70 см достаточно двух поясов, а если высота больше, то и количество рядов нужно увеличивать.
  4. • Очень важное значение имеет монтаж армирования в углах фундамента, так как на них приходится самая большая часть нагрузок. При угловом соединении лучше согнуть свободные концы буквой «Г» и прикрепить их к вертикальным пруткам: внутренние к внутренним, а внешние – к внешним.

При проектировании и армирование фундаментов возникает множество вопросов, и чтобы избежать проблем при изготовлении армированного каркаса своими руками, нужно внимательно изучить все нормы и требования ГОСТов, и СНиП.

Армирование ленточного фундамента – правила, схемы, инструкции

Возведение фундаментного основания зданий это важнейший этап строительства, который определяет дальнейшую надежность и долговечность постройки. Поэтому при выполнении этой работы не допустима непродуманная экономия на расходах материалов и самовольные изменения проектных решений принятых специалистами.

Ленточные фундаменты пользуются заслуженной популярности при строительстве объектов индивидуальной застройки. Это объясняется возможностью универсального применения для самых различных зданий на большинстве распространенных типов грунтов.

Они отличаются высоким уровнем надежности и возможностью выполнения монтажа своими руками. Ленточные фундаменты нельзя применять для строительства зданий на неустойчивых грунтах, в заболоченной местности и на вечной мерзлоте.

Описание конструкции ленточного фундамента

Несущее основание этого типа представляет собой заглубленную в землю железобетонную монолитную ленту. Она монтируется под все несущие стены и тяжелые перегородки. Глубина заложения фундамента определяется в зависимости от следующих исходных параметров:
  • общий вес строительных конструкций здания с учетом снеговых нагрузок, мебели и установленного оборудования;
  • тип и строение грунтов на участке;
  • глубина залегания грунтовых вод;
  • нижняя точка промерзания грунта в холодное время года.

В результате фундамент небольших легких зданий домов быть мелкозаглубленным и иметь нижнюю опору на глубине 500-800 мм. Для тяжелых больших зданий и при наличии подвала подошва монолитной конструкции должна находиться ниже точки промерзания грунта более чем на 400 мм.

Ширина фундаментной ленты в ее верхней части зависит от толщины возводимых стен и должна превышать ее более чем на 100 мм, но в любом случае не мене 300 мм. В нижней части может быть предусмотрено наличие более широкой опорной подошвы, которая устраивается при большом весе строительных конструкций или слабых грунтах. Однако правильный расчет такой опоры довольно сложная инженерная задача. Данные о поперечном сечении фундаментной ленты и об общей массе строительных конструкций позволяют правильно рассчитать конструкцию армирующего каркаса.

Расчет фундамента должен быть выполнен на профессиональном уровне

Наличие армирующего каркаса повышает прочность фундаментного монолита и позволяет более равномерно распределить весовую нагрузку на грунт. При проектировании элементов здания всегда учитываются реальные данные, на основании которых получают результат способный обеспечить долговечность и надежность постройки.

На основании этого можно сделать вывод, что для разработки проекта необходимы специальные знания и опыт подобных работ. Поэтому выполнение расчетов и определение проектных схем рекомендуется поручить специалисту, а вот монтажные работы можно выполнять самостоятельно. Если только вы не собираетесь построить небольшой сарай, баньку, хозяйственные постройки или легкий гараж.

Расчет необходимого количества материалов

При определении нужного количества арматуры следует учитывать, что продольные струны и поперечные прутки имеют разный диаметр и цену. Имея проект подсчитать количество необходимого для армирования материала не сложно. Только следует предусмотреть запас 7-10% на остатки в виде коротких обрезков и на нахлесты при соединении прутов на длинных участках.

Если вы производите расчеты самостоятельно, то рекомендуется принять:

  • диаметр арматуры 10 мм для продольных участков длиной до 3-х метров;
  • 12 мм на участках более 3-х метров;
  • поперечная арматура с гладкой поверхностью диаметром 8 мм.

Кроме этого не забудьте приобрести вязальную проволоку (сварка прута для железобетона запрещена), а так же фиксаторы «звездочка» и «опора», которые устанавливаются на каждый крайний прут через каждые 3 метра.

Общее количество продольных армирующих струн определяется по суммарному сечению. Согласно СНиП общая площадь сечения арматуры должна быть не менее 0,1% от поперечного сечения фундаментной ленты. Если в результате вы определите, что для армирования достаточно всего 2-х прутов, то эту количество необходимо увеличить до 4-х. При этом принимая минимальное сечение прутов в 10 мм. Поперечные прутки никаких нагрузок не несут и считаются фиксирующими элементами.

Шаг поперечных прутков (хомутов) должен быть не более трех четвертей высоты фундаментной ленты и меньше 500 мм. В местах примыкания двух прямых конструкций и на углах шаг должен уменьшаться вдвое. Существует много специально разработанных схем вязки углов элементов и примыкающих участков. Перед началом работы рекомендуем с ними ознакомиться.

Что нужно знать про арматуру

Для ленточных фундаментов обычно применяют горячекатаную арматуру классов A-II и A-III с диаметром от 10 мм с периодическим профилем (рифленую), который обеспечивает надежное сцепление металла с бетоном. Пруты класса A-I с гладкой поверхностью и сечением 8-10 мм применяют для изготовления связующих хомутов и перемычек.Adblock
detector

Чему равно максимальное значение процента армирования внецентренно сжатых элементов?

А) 1 %.

В) 1,5 %.

С) 2,0 %

D) 2,5 %.

E) 3,0 %.

 

407.Сколько стержней продольной рабочей арматуры должно заводиться за грань опоры плиты?

А) 50% от числа стержней в пролете
В) 30% от числа стержней в пролете
С)Не менее двух
D)По одному на каждый метр ширины
E)Два

 

408.Чему равен шаг поперечных стержней в средней части пролета изгибаемого элемента?

А)Поперечные стержни можно не устанавливать
В) 500 мм
С) ¾ h, но не более 500 мм
D) 300 мм
E) Шаг < 2h0

 

409. Чему равен конструктивный шаг поперечных стержней в приопорной зоне изгибаемых элементов высотой > 450 мм?

А) h / 2, но не более 150 мм

В) h / 3, но не более 500 мм
С) h 0
D) 2 h 0
E) 250 мм

 

410.При какой величине эксцентриситета действия продольной силы не допускается применение бетонных сжатых элементов?

А) 0,9 у
В) 0,85 у
С) 0,95 у
D) 0,7 у

Е) 0,8 у, где у – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна

 

411.Чему должна быть равна ширина швов между сборными железобетонными элементами?

А) 10 мм
В) 20 мм для элементов высотой сечения до 200 мм и более 30 мм для элементов большей высоты
С) 30 мм для элементов высотой сечения до 200 мм и более 50 мм для элементов большей высоты
D) Назначается по технологическим соображениям, исходя из удобства выполнения сварочных и бетонных работ
Е) Зазоры можно не оставлять при высоком качестве боковых и торцовых поверхностей сборных элементов

 

412.Чему равно предельное значение ширины раскрытия трещин для конструкций 3-ей категории трещиностойкости с арматурой классов А-I .... А-IV, эксплуатирующихся на открытом воздухе и грунте?

А) 0,3 мм
В) 0,4 мм
С) 0,2 мм
D) 0,5 мм
Е) 0,25 мм

 

413.Какие бетоны относятся к легким по средней плотности?

А)Бетоны с более 2500 .

В)Бетоны с = 1800-2500 .

С)Бетоны с = 500-1800 .

D)Бетоны с менее 500 .

E)Бетоны с более 5000 .

 

414.Каковы основные размеры бетонных образцов-кубиков, испытываемых на сжатие?

А) 20´20´20 см.

В) 15´15´15 см.

С) 10´10´10 см;

D) 7,07´7,07´7,07 см.

E)все перечисленные размеры.

 

415.Как создаётся предварительное напряжение конструкций?

А)Натяжением на бетон, на упоры, самонапряжением

В)Натяжением на бетон, на упоры, механически

С)Натяжением на упоры, электротермомеханически

D)Натяжением на бетон, механически

E)Всеми способами указанными выше

416.Как определяется характеристика деформативных свойств бетона сжатой зоны ω для тяжелого бетона?

А) ω = 0,8-0,008

В) ω = 0,85-0,008

С) ω = 0,85-0,08

D) ω = 0,855-0,08

E) ω = 0,9-0,08

 

417.Как определить расчетный шаг поперечных стержней в изгибаемых железобетонных элементах?

А) .

В) .

С) .

D) .

E) .

 

418.Назовите виды свай.

А)Буро-набивные, буро-иньекционные, забивные

В)Висячие, сваи-стойки

С)Короткие сваи, длинные сваи, сплошнотелые, полые, сваи – оболочки

D)Набивные, забивные, буровые, винтовые

E)Все или основная часть перечисленных выше (укажите какие)

 

419.Назовите детали и устройства анкеровки арматуры.

А)Крюки, коротыши, пластинки, фасон

В)Петли, коротыши, фасон для А-1 и Вр-1

С)Поперечные стержни, «высаженные головки», обжимные шайбы

D)Закладные детали, крюки, шайбы

E)Монажные петли и поперечные стержни

 

420.С каким шагом ставится поперечная арматура во внецентренно сжатых элементах?

А) 25 d s – в сварных каркасах и 20 d s – в вязаных.

В) 20 d s – в сварных каркасах и 15 d s – в вязаных.

С) 35 d s – в сварных каркасах и 25 d s – в вязаных.

D) 15 d s – в сварных каркасах и 20 d s – в вязаных.

E) 25 d s – в сварных каркасах и 10 d s – в вязаных.

 

421.Сколько плоских каркасов допускается устанавливать в балках шириной менее 150 мм?

А) Минимум два
В) Два
С) Один
D) Точно по расчету с учетом максимального диаметра стержней
E) Три

 

422.В каких случаях предусматривается дополнительное конструктивное армирование?

А)В местах изменения размеров (высоты) сечения
В) В стенах над проемами
С)В конструкциях, подвергающихся действию динамических нагрузок
D)При толщине слоя бетона > 50 мм
E)В конструкциях с отверстиями

 

423.Как зависит длина зоны анкеровки арматурного стержня характера поверхности?

А)Не зависит
В)Меньше для арматуры класса А-I, больше для арматуры периодического профиля
С)Больше для арматуры класса А-I, меньше для арматуры периодического профиля
D)Для арматуры класса А-I больше, чем для арматуры класса А-II
E)Для арматуры класса А-II больше, чем для арматуры класса А-I

 

424.Что учитывается коэффициентами условий работы арматуры?

А)Характеристики (продольная, поперечная, наклонная и пр.) и класс арматуры
В)Вид бетона, характер и периодичность действующей на конструкцию нагрузки и усилий
С)Наличие сварных соединений и защитного покрытия на арматуре
D)Условия работы конструкции, влажность, температура и пористость бетона
Е)Категория стоительной конструкции по трещиностойкости

 

425.Из каких условий определяют размеры подошвы фундамента?

А)По величине и отношению действующих моментов

В)Учитывая глубину заложения подошвы и R 0

С)Учитывая способ заделки колонны в фундамент
D)По расчету грунтового основания по первой и второй группе расчетных предельных состояний

E)Исходя из расчетной схемы здания

 

426.Чему равно предельное значение ширины раскрытия трещин для конструкций 3-ей категории трещиностойкости с арматурой классов А-I .... А-IV, эксплуатирующихся в грунте при переменном уровне грунтовых вод?

А) 0,3 мм
В) 0,4 мм
С) 0,2 мм
D) 0,5 мм
Е) 0,25 мм

 

427.Какие бетоны относятся к особо легким по средней плотности?

А)Бетоны с более 2500 .

Б)Бетоны с = 1800-2500 .

С)Бетоны с = 500-1800 .

D)Бетоны с менее 500 .

E)Бетоны с более 5000 .

 

428.Какую насечку имеет арматура класса А-II?

А)Эллиптические вмятины
В)«Трехзаходной винт»
С)«Ёлочка»

D)Плющение
E)Нет насечки

 

429.Назовите стадии работы изгибаемых ЖБК

А)С трещинами и стадия разрушения

В)Без трещин, с трещинами, ползучесть

С)Без трещин, с трещинами, усадка

D)Без трещин, с трещинами, стадия разрушения

E)Стадия работы без трещин, стадия разрушения

430.Как размещается арматура в изгибаемом предварительно напряженном элементе?

А)В соответствии с эпюрами моментов и поперечных сил

В)В соответствии с эпюрой изгибающих моментов

С)В соответствии с эпюрой поперечных сил

D)B соответствии с проектом

E)B соответствии с видом нагрузки

 

431.Как определить усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны, расположенной над наклонной трещиной в изгибаемых ЖБК при наличии поперечных стержней?

А) .

В) .

С) .

D) .

E) .

 

432.Как армируют фундаменты?

А)Сварными и вязаными пространственными каркасами и плоскими сетками

В)Вязаными и сварными сетками

С)Отдельными стержнями

D)Плоскими сетками, пространственными каркасами

E)Сварными сетками, каркасами и отдельными стержнями

 

433.Чем определяется расчетное сопротивление арматуры сжатию?

А)Величиной критической силы при испытаниях стандартного стального образца на сжатие.

В)Пределом текучести соответствующей марки или класса стали.

С)Модулем упругости соответствующего класса стали и предельной относительной деформацией бетона железобетонной конструкции при её кратковременном нагружении.

D)Модулем упругости стали и предельной относительной деформацией бетона железобетонной конструкции при её длительном нагружении.

E)Величиной предела прочности стального образца при его испытаниях на сжатие.

 

434.С каким шагом ставится поперечная арматура в центрально растянутых лементах?

А) 500 мм. Но не более размера поперечного сечения элемента.

В) 600 мм и не более удвоенного наименьшего размера сечения.

С) 20 d s – в сварных каркасах и 15 d s – в вязаных.

D) 35 d s – в сварных каркасах и 25 d s – в вязаных.

E) 15 d s – в сварных каркасах и 20 d s – в вязаных

 

435.В каких случаях допускается не ставить поперечную арматуру в изгибаемом элементе?

А)При наличии одного стержня в растянутой зоне
В)При ширине элемента £ 150 мм
С)При высоте элемента < 250 мм
D)При малых поперечных силах
E)При армировании балки одним каркасом

 

436.Из каких условий определяют форму и размеры подошвы фундамента?

А)По величине и отношению действующих моментов

В)Учитывая глубину заложения подошвы и R 0

С)Учитывая способ заделки колонны в фундамент
D)От всех выше перечисленных факторов
E)Исходя из расчетной схемы здания

 

437.Назовите виды фундаментов под стены и колонны

А)Ленточные сборные и монолитные
В)Неразрезные многопролетные и перекрестные балки под ряд колонн
С)Отдельно стоящие свайные под колонны и стены
D)Плоская плита под группу колонн и перекрестные балки под ряды колонн
E)Все перечисленные выше

 

438.От каких параметров зависит коэффициент условий работы бетона, учитывающий его попеременное замораживание и оттаивание?

А)От нахождения конструкции в постоянно увлажненном состоянии или в состоянии переменной влажности
В)От степени влажности конструкции, скорости и температуры замораживания
С)От плотности и вида бетона
D)От плотности, водопроницания, пористости и других физических характеристик бетона
Е)От первых двух факторов одновременно

 

439.Каковы основные размеры образцов-кубиков из раствора, испытываемых на сжатие?

А) 20´20´20 см.

В) 15´15´15 см.

С) 10´10´10 см;

D) 7,07´7,07´7,07 см.

E)все перечисленные размеры.

 

440.Чему равно предельное значение ширины раскрытия трещин для конструкций 3-ей категории трещиностойкости с арматурой классов А-I .... А-IV, эксплуатирующихся в закрытом помещении?

А) 0,3 мм
В) 0,4 мм
С) 0,2 мм
D) 0,5 мм
Е) 0,25 мм

 

441.Как классифицируют бетон по виду заполнителя?

А)На мелком или крупном заполнителе.

В)На неорганические и органические заполнители.

С)На плотных заполнителях, пористых, специальных, удовлетворяющих специальным требованиям

DНа всех указанных выше.

Е)На органическом заполнителе.

 

442.Чем обусловлена совместная работа бетона и арматуры?

А)Равенством напряжений в этих материалах.

В)Равенством деформаций в этих материалах.

С)Равенством поперечных усилий в этих материалах.

D)Равенством прочности этих материалов.

Е)Равенством плотности этих материалов.

 

443.Какие стадии напряженно-деформированного состояния проходят центрально растянутые железобетонные конструкции?

А)Стадия работы с трещинами, Стадия ползучести; стадия разрушения.

В)Стадия работы без трещин, стадия работы с трещинами.

С)Стадия работы без трещин, стадия работы с трещинами, стадия разрушения.

D)Стадия работы без трещин, стадия работы с трещинами, стадия усадки.

Е)Стадия работы без трещин, стадия разрушения.

 

444.По какой стадии напряженного состояния рассчитывают прочность изгибаемых элементов любого симметричного профиля по нормальным сечениям?

А) 1

В) 2

С) 3

D) 2

Е) 3

 

445. Как определить усилие, воспринимаемое поперечными стержнями, пересекающими наклонную трещину в изгибаемых железобетонных конструкциях?

А) , где .

В) , где .

С) , где .

D) , где .

Е) , где , , , .

 

446.Какие формы поперечного сечения имеют каналы в сборных железобетонных плитах перекрытий?

А) Овальные, круглые и щелевидные.

В) Прямоугольные, круглые.

С) В форме эллипса, Круглые.

D) Каплевидные.

Е) Щелевидные.

 

447.Чему равно расчетное сопротивление арматуры сжатию?

А) 400 МПа.

В) 500 МПа.

С) 2×10 - 3 × 200×10 3 МПа.

D) Расчетному сопротивлению стали при растяжении.

Е) Физическому или условному сопротивлению стали при пастяжении.

 

448.Что влияет на ширину раскрытия нормальных трещин?

А)Удлинение растянутой рабочей арматуры

В)Вид напряженно-деформированного состояния элемента, коэффициент армирования

С)Профиль, диаметр арматуры, коэффициент армирования, длительность действия нагрузки

D)Характер действующих в сечениях усилий, длительность действия нагрузки

E)Все перечисленные выше факторы и деформативные свойства бетона

 

449.Как армируют ленточные фундаменты под стены?

А)Сетками с поперечной рабочей арматурой
В)Отдельными стержнями
С)Сетками с рабочей арматурой, одинаковой в двух направлениях
D)Не армируют (указать когда?)
E)Сетками и отдельными стержнями

 

450.Чему принимается равной глубина заделки сборной колонны в стакан фундамента?

А) Большему размеру стороны сечения колонны b
В) 1,5 b, но не менее 20d и не менее 500 мм
С) 2b и не менее 750 мм
D) Высоте тела фундамента минус 250 мм
E) 1000 мм

 

451.Какую насечку на поверхности имеет проволока класса Вр-I?

А)Эллиптические вмятины
В)«Трехзаходной винт»
С)«Ёлочка»

D)Плющение
E)Нет насечки

 

452.Какие анкерные устройства используются для анкеровки предварительно напряженной проволочной арматуры?

А) Анкеры в виде колец со штырями, высаженные головки
В) Двух и трехкулачковые цанговые зажимы, инвентарные зажимы в форме «ласточкиного хвоста»
С) Трубки и головки и утолщения, высаженные в горячем срстоянии
D) Устройства, перечисленные в п. п. А) и В)
Е) Устройства, перечисленные в п. п. А), В) и С)

 

453.Назовите способы усиления железобетонных балок (работа по нормальному сечению).

А)Установкой дополнительной рабочей арматуры , поперечных стержней с одновременным обетонированием балки по периметру её сечения (установка монолитной железобетонной рубашки)
В)Устройство набетонки на балке без изменения площади сечения рабочей арматуры
С)Усиление промежуточной опорой- дополнительной стойкой, подкосом, сжатым элементом шпренгеля и т. п.
D)Увеличение рабочей высоты балки путём устройства армированной подбетонки
Е)Усиление дополнительной упругой опорой

 

454.Чему равно предельное значение ширины раскрытия трещин для конструкций 3-ей категории трещиностойкости, воспринимающих давление жидкостей из условия ограничения проницаемости?

А) 0,3 мм
В) 0,4 мм
С) 0,2 мм
D) 0,5 мм
Е) 0,25 мм

 

455.Что используется в качестве крупного заполнителя для бетонов?

А) Песок.

В) Гравий.

С) Известняковый щебень (известняковый, из твердых горных пород и т. п.).

D) Все указанные выше материалы и горные породы.

Е) Дробленый кирпич.

 

456.Какие анкерные устройства используются для анкеровки предварительно напряженной стержневой арматуры?

А) Приваренные двухсторонние коротыши и шайбы, высокие гайки на резьбе
В) Двух и трехкулачковые цанговые зажимы, инвентарные зажимы в форме «ласточкиного хвоста»
С) Головки, высаженные в горячем срстоянии, гильзы
D) Устройства, перечисленные в п. п. А) и В)
Е) Устройства, перечисленные в п. п. А), В) и С)

 

457.Чем характеризуется конец первой стадии работы изгибаемых и центрально растянутых элементов?

А) = , .

В) = , .

С) = , .

D) = , .

Е) = .

458.При сечениях, удовлетворяющих какому условию, рекомендуется применять изгибаемые элементы с одиночным армированием?

А)

В)

С)

D)

Е)

 

459. Чему равен коэффициент динамичности при расчете элементов на монтажные нагрузки?

А) 1,25
В) 1,60
С) 1,40
D) Другие значения, учитывающие состояние транспорта и дорог
E) 1,0

 

460.Назовите основные элементы монолитного ребристого балочного перекрытия.

А)Второстепенные и главные балки.

В)Второстепенные балки и плиты балочного типа.

С)Второстепенные балки и плиты опертые по контуру.

D)Главные балки и плиты балочного типа или опертые по контуру.

Е)Главные и второстепенные балки и плиты балочного типа.

 

461.Какими требованиями определяется расстояние между стержнями в конструкциях?

А)Технологическими, требованиями выполнения сварочных работ при изготовлении плоских и пространственных

элементов каркасов.

В)Технологическими, требованиями укладки и уплотнения бетонной смеси при изготовлении железобетонной конструкции.

С)Требованием обеспечения необходимого сцепления бетона с поверхностью арматуры, необходимого для полной передачи усилия с бетона на арматуру и наоборот.

D)Требованием обеспечения бетоном защиты арматуры от коррозии.

Е)Требованием создания одинаковой плотности бетона в различных частях конструкции при её бетонировании в проектном положении.

 

462.Как влияет на ширину раскрытия трещин аcrc класс арматуры?

А) С увеличением Rs и d ширина раскрытия трещин аcrc уменьшается

В) аcrc меньше в элементах с арматурой класса А-II и выше, больше - с арматурой класса А-I

С) С уменьшением d и увеличением Rs ширина раскрытия трещин аcrc увеличивается

D) Никак не влияет

E) Влияет не значительно

 

463.Чему равен коэффициент динамичности при расчете элементов на транспортные нагрузки?

А) 1,25
В) 1,60
С) 1,40
D) Другие значения, учитывающие состояние транспорта и дорог
E) 1,0

 

464.Чему равен рекомендуемый размер ячейки сеток подошвы фундаментов?

А) 100 мм
В) 200 мм
С) 100´200 мм
D) 12 диаметров рабочей арматуры
E) Принимается в зависимости от размеров фракции крупного заполнителя бетона

 

465.Какую насечку имеет арматура классов А-III, A-IV, A-V?

А)Эллиптические вмятины
В)«Трехзаходной винт»
С)«Ёлочка»

D)Плющение
E)Нет насечки

 

466.Стали каких марок включены в класс А-IV?

А) 18Г2С, 80С, Ст3

В) 20ХГ2Ц, 20ХГСТ, 80С

С) 35ГС, 80С, 35ХГ2С
D) 25Г2С, 20ХГ2Ц
Е) Ст5, 18Г2С

 

467.Назовите способы усиления плит монолитного ребристого перекрытия.

А)Бесшпоночное наращивание плиты сверху с армированием укладываемого бетона дополнительными арматурными сетками
В)Наращивание плиты бетоном сверху с устройством бетонных или металличесих шпонок
С)Подращивание плиты снизу с установкой и приваркой дополнительных стержней усиления к существующим стержням рабочей арматуры плиты
D)Устройство дополнительных упругих промежуточных опор
Е)Устройство дополнительных жестких промежуточных опор

 

468.При каком размере стороны подошвы отдельно стоящего фундамента под колонну допускается выполнять обрыв 50% арматурных стержней?

А) 2,0 м
В) 4,0 м
С) 3,0 м
D) 5,0 м
Е) 6,0 м

 

469.Что используется в качестве мелкого заполнителя для бетонов?

А)Речной промытый песок.

В)Гравий.

С)Известняковый щебень.

D)Все указанные выше материалы.

Е)Горный песок, мелкие промышленные отходы и промышленная пыль.

 

470.Как подразделяется арматура по технологии изготовления?

А)На стержневую и проволочную.

В)На спиральную и поперечную.

С)На сварную и каркасную.

D)На сварную и холоднотянутую.

Е)На горячекатанную ихолоднотянутую.

 

471.Чем характеризуется хрупкое разрушение изгибаемых железобетонных конструкций?

А) = , .

В) < , .

С) < , .

D) > , .

Е) = .

472.В каком случае применяют двойное армирование?

А) При

В) При

С) При

D) При

Е) При

 

473.Для чего требуется установка поперечных стержней в сжатых железобетонных конструкциях?

А)Поперечная арматура служит для закрепления от потери устойчивости сжатых продольных стержней и для создания пространственного арматурного каркаса.

В)Для обеспечения прочности ЖБК в поперечном направлении.

С)Для предотвращение скалывания защитного слоя бетона.

D)Для обеспечения устойчивости формы сжатых ЖБК.

Е)Для обеспечения устойчивости положения сжатых ЖБК.

 

474.Назовите вид плит несущих конструкций покрытия зданий.

А)Пустотные с круглыми и овальными пустотами, ребристые с ребрами вниз и сплошные.

В)Сплошные, комплексные.

С)Пустотные , пустотные комплексные.

D)Ребристые с ребрами вниз , ребристые с ребрами вверх.

Е)Ребристые с прямоугольными и круглыми отверстиями, ребристые без полок.

 

475.Какие основные технологические требования предъявляются к бетону как материалу для железобетонных конструкций?

А)Удобоукладываемость, хорошая адгезия с поверхностью арматуры и закладных деталей, химическая пассивность по отношению к металлу.

В)Водонепроницаемость, морозостойкость, незначительное водопоглощение.

С)Не большое по продолжительности время начала и конца схватывания.

D)Не значительная по величине деформация усадки при твердении в естественных условиях и при повышенном давлении, температуре и влажности

Е)Способность в короткое время приобретать высокую прочность.

 

476.С какой целью выполняют расчет перемещений?

А)Для проверки соблюдения условия f£f u

В)Для оценки устойчивости элемента

С)Для определения общих перемещений здания

D)Для расчетов несущей способности сечений

E)Для получения общих сведений о геометрии здания или сооружения.

 

477.Что такое «балочная» плита?

А) Плита с соотношением сторон 1:1
В) Плита с соотношением сторон 2:1
С) Плита с соотношением сторон 1:3
D) Плита с опиранием по двум коротким сторонам
E) Плита с соотношением сторон 1:6

 

478.Чему равен минимальный диаметр стержней сеток фундаментов?

А) 16 мм
В) 12 мм
С) 10 мм
D) 20 мм
E) 8 мм

 

479.Стали каких марок включены в класс А-II?

А) 18Г2С, 80С, Ст3

В) 25Г2С, 35ГС
С) 35ГС, 80С, 35ХГ2С
D) 25Г2С, 20ХГ2Ц
Е) Ст5, 18Г2С

 

480.Что учитывается коэффициентами условий работы бетона?

А)Длительность действия нагрузки, заводское и построечное изготовление конструкций, возможность попеременного замораживания и

оттаивания
В)Длительность действия нагрузки, наличие предварительного напряжения, солнечную радиацию
С)Способ изготовления и армирование, размеры и вид поперечного сечения конструкции
D)Влажность и температуру материала конструкции при её эксплуатации
Е)Вид и продолжительность действия нагрузки, воздействие окружающей среды

 

481.Какой бетон используется для выполнения работ по усилению железобетонных конструкций?

А)Бетон классов В15 ... В25, но не ниже класса бетона усиливаемой конструкции
В)Бетон классов В15 ... В25, но на одну ступень выше класса бетона усиливаемой конструкции
С)Класс и другие характеристики бетона определяются при расчете и проектировании
D)Только тяжелый бетон на мелком щебне
Е)Тяжелые и легкие бетоны классов не ниже В15 ... В25

 

482.Как происходит разрушение внецентренно сжатых элементов?

А) При больших эксцентриситетах разрушение начинается с образования и развития трещин в растянутой зоне, заканчивается – разрушением бетона сжатой зоны
В) При больших эксцентриситетах разрушение начинается с образования и развития трещин в растянутой зоне, заканчивается – разрушением бетона сжатой зоны и одновременным разрушением растянутой зоны
С)При малых эксцентриситетах или при большом проценте армирования разрушение начинается с разрушения сжатой зоны с последующим разрушением зоны менее сжатой или частично растянутой
D) При малых эксцентриситетах или при большом проценте армирования происходит одновременное разрушение всего сечения

Е) Вне зависимости от величины эксцентриситета приложения нагрузки разрушение начинается с потери устойчивости сжатых стержней, с последующим разрушением бетонного сердечника

 

483.Как классифицируют бетон по условиям твердения?

А)Бетон естественного твердения

В)Бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении

С)Бетон, подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.

D)Бетон с введенными противоморозными добавками, твердеющий при низкой температуре.

Е)Бетон, подвергнутый обработке рентгеновским или инфракрасным излучением.

 

484.Какие существуют марки арматурной стали?

А)Сталь марок Ст 3, Ст 2, Ст 1, Ст 0, углеродистые и легированные.

В)Конструкционные и кислотостойкие стали.

С)Жаропрочные, конструкционные и кислотостойкие стали.

D)Жаропрочные.

Е)Конструкционные.

 

485.Чем характеризуется пластическое разрушение изгибаемых железобетонных конструкций?

А) = , .

В) > , .

С) < , .

D) > , .

Е) = .

 

486.Если , то заданного количества арматуры по площади сечения

А) Не достаточно.

В) Достаточно.

С) Почти достаточно

D) Надо пересчитать.

Е) Может достаточно.

 

487.Что такое закладные детали?

А)Пластинки или профиль, заделанные в бетон

В)Пластинки, соединенные с бетоном анкерными стержнями

С)Выпуски рабочей арматуры

D)Пластинки с анкерными стержнями

E)Детали из прокатного профиля, приваренные к рабочей арматуре

 

488.Как влияет время на прочность бетона?

А)Прочность бетона постоянна и не зависит от времени эксплуатации конструкции.

В)Прочность бетона меняется во время эксплуатации конструкции, наиболее интенсивно возрастая в начальный период эксплуатации и постепенно затухая.

С)Прочность бетона меняется во время эксплуатации конструкции. Интенсивность изменения прочности во времени постоянна.

D)Прочность бетона меняется во время эксплуатации конструкции. Прочность значительно увеличивается с течением времени.

Е)Прочность бетоны значительно уменьшается со временем.

 

489.Как влияет время и условия твердения на прочность бетона?

А)Прочность бетона возрастает во времени.

В)Прочность бетона увеличивается до проектной в течение первых 28 суток при твердении в нормальных условиях, а затем сохраняется постоянной.

С)Прочность бетона пропорциональна температуре, времени и давлению.

D)Прочность бетона возрастает со временем, но не зависит от параметров окружающей среды.

Е)Прочность бетона не уменьшается со временем и возрастает при эксплуатации конструкции в среде с высокой температурой и влажностью.

 

490.Как соединяются сборные элементы?

А)С помощью сварки закладных деталей

В)С помощью сварки выпусков рабочей арматуры

С)С помощью бетонных шпонок

D)C помощью монолитных участков

E)Любым из указанных способов в соответствии с конкретными условиями

 

491.Чем армируются плиты монолитных балочных перекрытий?

А)Рулонными и отдельными сетками с продольной рабочей арматурой
В)Рулонными и отдельными сетками с поперечной рабочей арматурой
С)Отдельными стержнями и мантажной арматурой
D)Просечно-вытяжным листом
E)Отдельными стержнями и сетками

 

492.При каком размере стороны подошвы фундамента разрешается обрыв арматуры в пролете?

А) При b> 3 м
В) При b< 3 м
С) При соотношении сторон < 3:1
D) При армировании фундамента одной сеткой
E) При армировании фундамента несколькими сетками

 

493.Стали каких марок включены в класс А-III?

А) 18Г2С, 80С, Ст3

В) 25Г2С, 35ГС
С) 35ГС, 80С, 35ХГ2С
D) 25Г2С, 20ХГ2Ц
Е) Ст5, 18Г2С

 

494.Назовите меры защиты бетона и железобетона от коррозии

А)Увеличение плотности за счет применения литых бетонных смесей и правильного подбора зернового состава
В)Увеличение плотности бетона введением в его состав химических добавок и применения антикоррозионного покрытия
С)Применение специальных видов цементов (глиноземистый, сульфатостойкий и т. п.)
D)Увеличение толщины защитного слоя для конструкций, находящихся в сильно агрессивной по отношению к металлу среде
Е)Применение комплекса мероприятий, включая облицовку конструкций специальными материалами

 

495.Какая арматура и изделия из неё используются при усилении изгибаемых железобетонных конструкций?

А) Арматура того же вида и класса, что и в усиливаемой конструкции
В) Арматура классом выше класса арматуры усиливаемой конструкции
С) Арматура любого класса, кроме высокопрочной
D) Любая гибкая и жесткая арматура, кроме высокопрочной
Е) Арматура и изделия из неё, допускающая применение при производстве работ дуговой электрической сварки

 

496.Назовите типы решеток применяемых железобетонных ферм.

А) Безраскосная, раскосная
В) Треугольная с дополнительными стойками, безраскосная
С) Шпренгельная, двухраскосная, многораскосная
D) Полураскосная, Безраскосная, треугольная, треугольная с дополнительными стойками
Е) Безраскосная, треугольная и треугольная с дополнительными стойками

 

Армирование колонны 300х300 чертеж

Колонны — железобетонные несущие конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от вышестоящих конструкций на фундаменты либо стены.

Колонны используют на этажах, для монтажа на их капители или консоли вышестоящих перекрытий. В них также есть опора в виде подколонника.

Самый важный момент при строительстве колонн – расчет и устройство их армирования. О нем сейчас и поговорим.

1 Особенности и назначение

Армирование железобетонных колонн для конструкции фундамента и несущих стен необходимо сразу по нескольким причинам.

  1. Повысить прочность монолитной железобетонной конструкции.
  2. Улучшает взаимодействие разных частей колонн (основной опоры, капители, подколонника, консолей).
  3. Предотвращает появление трещин.
  4. Позволяет осуществлять ремонт железобетонных конструкций.
  5. Понижает шанс разрушения опоры со временем.
  6. Позволяет выливать крупные несущие опоры с сечением 300×300 и 400×400 мм без опасений за их судьбу в будущем.

Читайте также: какую сетку применяют для стяжки пола, и как правильно ее использовать?

Все это возможно благодаря работе арматурного каркаса. Использование арматуры для колонн железобетонных решает основную проблему бетона – его хрупкость.

Арматурный каркас колонны

Прелесть железобетонных конструкций фундамента и несущих опор заключается в их совместной работе. Бетон для фундамента отлично работает на сжатие, а арматура на изгиб. Поэтому схема их соединения позволяет создать универсальный тип строительных элементов.

Качественный арматурный каркас за счет своего взаимодействия с бетоном, защищает его от образования трещин, не дает ему разрушиться вследствие течения времени или наружных воздействий, к примеру, сейсмических смещений.

Да и вообще, строительство капитальных зданий, особенно промышленных, немыслимо без использования железобетонных конструкций фундамента и опор.
к меню ↑

1.1 Конструкция

Рассмотрим конструкцию железобетонных колонн, дабы понять в будущем, какая им нужно схема и чертеж.

Чертеж любой несущей опоры, передающей нагрузки на полость фундамента показывает, что состоит она из нескольких базовых частей. В частности схема предусматривает наличие:

  • основной несущей части;
  • капителей или консолей;
  • подколонника.

Чертеж основной части – удлиненный прямоугольник, минимальный размер сечения которого примерно равен 150×150 мм. Максимальный размер сечения не ограничивается и показателями в 500×500 мм, хотя последние разумно использовать только при взаимодействии с конструкциями плоского фундамента.

В верхней части колонн располагаются капители или консоли – это опоры под перекрытия. Капители являются выступами, на которые перекрытия можно монтировать. Такая схема упрощает работу строителям, позволяет сэкономить на материалах, в частности, существенно сократить использование балок.

Схематическое изображение колонн с консолью и капителью

Впрочем, капители с тем же успехом применяют в качестве основания под балки.

Что же до железобетонных элементов типа подколонника, то их схема являет собой образец обычной подошвы. Конструкция стандартного подколонника напоминает ступенчатое расширение под основой колонны. Задача подколонника – снять точечное напряжение и равномерно передать его на стены фундамента.

Использование подколонника необязательно, без него вполне можно обойтись, когда предусматривается монтаж ленточного или свайного фундамента. А вот для фундамента плиточного, наличие подколонника просто необходимо.
к меню ↑

1.2 Расчет

Прежде чем начать разбор армирования колонны, нужно внимательно осмотреть чертеж и провести расчет. Расчет – краеугольный камень всех подобных процессов. Расчет позволяет человеку четко определиться, что ему нужно, для чего и в каких количествах.

Стандартный расчет колоны предусматривает учет ее несущих нагрузок, типа фундамента, наличие или отсутствие дополнительных элементов (капители подколонника и т.д.) марка бетона и т.д.

После того как будет выполнен расчет, составляется чертеж и схема армирования. Чертеж показывает, сколько арматуры необходимо, какая это должна быть арматура, в каком порядке ее стоит вязать, какие дополнительные элементы использовать.

Выполняется расчет с помощью специальных формул. В них закладывается сопротивление материалов, соотношение уровня предельных нагрузок с желаемым и т.д.

Осуществляют расчет исключительно специалисты. Спроектировать армирование несущих опор человек без опыта не сможет. Не хватит знаний, и что важнее, опыта.
к меню ↑

1.3 Процент армирования

Для правильного армирования, как мы уже отметили, нужен качественный расчет и правильно составленный чертеж или схема.

Пример армирования каркасного здания на колоннах с двумя консолями

В расчет закладывается и такой показатель, как процент армирования или заполнения арматурой. Процент армирования указывает на удельный вес или долю арматурного каркаса в общей схеме конструкции.

Существует максимальный и минимальный процент армирования железобетонных опор. Минимальный процент – грань, ниже которой нельзя заходить. Если армирование железобетонных конструкций не покроет минимальный процент, то конструкция считается ненадежной и даже потенциально опасной.

Максимальный процент – предел, после которого конструкция из железобетонной превращается в сталежелезобетонную. Превышать максимальный процент тоже нежелательно, особенно в гражданском строительстве.

Показатель, минимального процента армирования колонны равняется 3%. Показатель максимального процента армирования равняется 6%. Однако расчет показывает, что для зданий небольших хватит и 5%, а в некоторых случаях и 4% в удельном весе.
к меню ↑

2 Технология, схема и материалы

Технология армирования довольно проста, так как заключает в себя всего несколько базовых рабочих этапов.

Нужно создать арматурный каркас поэтапно, связать его в единую конструкцию, при необходимости осуществить поперечное или косвенное армирование, а затем установить в опалубку. Основная задача строителей – связать правильный каркас. Схема действий здесь очень проста.

Берется несколько крупных круглых стержней с диаметром сечения от 20 мм. Как правило, это арматура круглых сортаментов, класса А3 или выше.

Стержни по длине должны полностью отвечать длине колонны, за вычетом 10-15 см на слой защитного бетона.

Минимальное количество стержней для рабочего каркаса – три. Что впрочем, вполне очевидно, ведь нам нужен не плоский, а объемный каркас.

Каркас колонны с поперечным укреплением

На практике используют от четырех до шести стержней в обычных колоннах и больше восьми в сильно нагруженных. Если колонна не квадратная, а вытянута в одном из направлений, то ее укрепляют дополнительной арматурой.

Продольную арматуру связывают между собой в нескольких местах. Однако обойтись только ею не удастся. При длине колонн от 2 метров, продольные изделия под давлением начнут выпячиваться, что не есть хорошо. Для предотвращения подобных проблем используют косвенное или поперечное укрепление каркаса.

Косвенное укрепление заключается в обвязке длинной арматуры поперечными короткими стержнями. Косвенное укрепление делается с интервалами. Желательно связать каркас поперечными элементами с интервалом в 20-50 см в зависимости от уровня несущих нагрузок.

Косвенное армирование – проверенный временем способ, очень удобный и простой. Без него сейчас создание несущих железобетонных колонн крайне нежелательно.
к меню ↑

2.1 Пример армирования колонн при строительстве (видео)

2.2 Армирование дополнительных элементов

Не стоит забывать о том, что конструкция дополнительных частей колонны, таких как капители, консоли и опорные конструкции подколонника тоже нуждаются в армировании.

При этом каркас для той же капители нужно еще и правильно интегрировать в целевую несущую конструкцию.

Образец капители – плоский выступ на верхнем конце колонны. Следовательно, для каркаса капители нужна арматурная сетка. Тут все достаточно просто. Берем арматуру толщиной от 15 мм, и вяжем из нее квадратную сетку с ячейками от 10×10 см.

Сетку интегрируем верхнюю часть каркаса путем подвязки проволокой. Как правило, хватает одноуровневой сетки. В крайнем случае, по ободу устраивают еще один стабилизирующий каркас, состоящий из одного-двух элементов.

Пример армирования подколонника сеткой

С консолями ситуация несколько иная. Консоль, в отличие от капители – это бетонный выступ на одном из краев колонн. Каркас для него являет собой двухуровневый выступ короткой арматуры, прикрепленный к одному из поперечных стержней.

Схема подколонника сильно напоминает аналогичную у монолитной капители, только подколонник делается толще, может иметь несколько ступенек и размещается на нижней части опоры.

Следовательно, каркас для него делается как минимум двухуровневый, из такой же сетки. В остальном отличий от чертежа каркаса для капители практически нет.

Если подколонник ступенчатый, то есть имеет несколько расширений с разными размерами, то сетку делают под каждую ступеньку и перевязывают проволокой. Чем больше ступеней, тем тоньше нужна арматура. На одну ступень берут арматуру толщиной в 15-20 мм, а на три хватит арматуры толщиной до 12 мм.

Статьи по теме:

Портал об арматуре » Армирование » Как осуществляется армирование колонн?

Обсуждение: есть 1 комментарий

Судя по всему статья писалась не конструктором. По всему разделу есть замечания, но в принципе ничего критичного. В общих словах суть передана верно.

Мне же хотелось бы заострить внимание на минимальном проценте армирования колонн.

«Если армирование железобетонных конструкций не покроет минимальный процент, то конструкция считается ненадежной и даже потенциально опасной»

Это не так. Конструкция просто не будет считаться железобетонной в таком случае, а бетонной. И рассчитываться будет соответствующе. А вот уже расчет покажет надежная она или нет. Может там только бетона и хватит.

«Показатель, минимального процента армирования колонны равняется 3%»

Это неверно. Согласно пункта 10.3.6 СП63 для внецентренно-сжатых элементов (коим является колонна) min процент армирования 0,25. При проценте больше 0,25% колонна считается железобетонной. При меньшем проценте бетонной.

«Показатель максимального процента армирования равняется 6%»

Максимальный процент согласно СП 10% в сечении с учетом нахлеста стержней. То есть в сечении без нахлеста, например, где-нибудь в середине колонны максимальный процент равен 10/2=5%.

Дальше по тексту рекомендации по анализу достаточности армирования тоже даны соответственно неверно. Я обычно руководствуюсь следующим алгоритмом:

Добавить комментарий

Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Все, что касается конструирования колонн, изложено в «Руководстве по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» – пункты 3.59 – 3.72, также важная информация содержится в пунктах 3.73 – 3.90 (их мы разбирать в этой статье не будем).

В данной статье я хочу дать пояснения к важным пунктам руководства, возможно, это поможет вам подойти к конструированию более осознанно.

Итак, начнем разбор.

Пункт 3.60. О гибкости колонн.

Обратите внимание на этот пункт и всегда проверяйте гибкость колонны. Здесь l₀ – это рабочая высота колонны, она принимается согласно указаниям "Пособия по проектированию железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры", r – радиус инерции сечения, h – высота сечения.

В чем суть этого требования? Чем длиннее колонна, тем больше должно быть ее сечение – это основное условие устойчивости. Слишком тонкая и длинная колонна будет гибкой, и шансов потерять устойчивость у такой колонны намного больше. Условие из п. 3.60 позволяет ограничить соотношение длины колонны и ее сечения (будь это высота сечения или радиус инерции).

Пункт 3.62. О защитном слое бетона.

Требование по защитному слою арматуры – очень важное.

Во-первых, согласно п. 3.4 руководства есть четкое требование по ограничению защитного слоя для рабочей арматуры – не более 50 мм. Какова причина такого ограничения? При большем защитном слое бетон колонны просто начнет растрескиваться, необходимо будет устанавливать дополнительные сетки, а в колоннах это делать совсем не рационально.

Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться.

Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.

Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.

Почему дается ограничение по длине стержня? Коррозия здесь играет очень малую роль. В основном важно удобство укладки арматуры в опалубку. Погрешности при нарезке арматуры тоже бывают, и очень неприятно, когда стержень каркаса не помещается в опалубке. Особенно этот пункт важен для сборных колонн.

Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.

Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения!
Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой.

Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.

Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.

Как найти процент армирования колонны?
Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е. ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2.
Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%

Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.

Очень важно запомнить требования пункта 3.65 и всех желающих сэкономить (а таких будет много на вашем пути) посылать к этому пункту. А для себя еще важно запомнить, что и для монолитных колонн применение двенадцатки крайне сомнительно – разве что в частных двухэтажных домиках – не зря в руководстве используется слово "допускается" (т.е. можно, но хорошо подумай, прежде чем применять).

По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий.
Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров.

Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.

Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.

Обратите внимание на то, что выделено жирным. При конструировании колонн стыковка арматуры без сварки очень часто выливается в немалую проблему, особенно если используется арматура не по ГОСТ 5781-82, а по ДСТУ3760:2006. Дело в том, что у арматуры по ДСТУ просто огромная величина нахлестки. К примеру, для арматуры диаметром 25 мм требуется величина нахлестки 1400 мм. Если располагать нахлестку с разбежкой, как оказано на рисунке 71а (там 50% стержней выводятся на одну величину нахлестки, а вторые 50% – на две величины нахлестки), то получается уже 1400 мм и 2800 мм (почти высота этажа). Представьте себе, какой сумасшедший перерасход арматуры будет, если на каждом этаже выполнять такие стыки. А ведь бывает арматура и больших диаметров.
В случае возникновения такой проблемы всегда рациональней предпочесть стыковку арматуры сваркой с накладками (стыкам арматуры будет посвящен отдельный день в марафоне). Если же стыковать сваркой по какой-то причине не получается (не согласен заказчик, т.к. нет квалифицированных сварщиков и т.д.), то следует обратить внимание на вот эти строки из п. 3.67:

"При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж".

На что еще следует обратить внимание при конструировании стыковки арматуры в колоннах?
1) Если колонна небольшого сечения, и арматура в ней расположена довольно насыщено, нужно проверить, как же эта арматура сможет разместиться в местах нахлестки.
2) Обязательно нужно делать на чертеже схему расположения выпусков арматуры из колонны нижнего этажа – чтобы до бетонирования рабочие установили стержни в нужном положении. А то бывает забетонируют все, начинают устанавливать арматуру следующего этажа, и то стержни некуда ставить, то защитного слоя бетона для выпусков не остается (а для выпусков защитный слой должен быть не меньше, чем для основной арматуры).
3) Нужно указывать в ведомости деталей, что стержни диаметром более 18 мм нужно изгибать с соблюдением радиусов загиба (см. рисунок 1в руководства).

Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.

Очень важный пункт. Пустовать пространство армированного железобетона не должно, поэтому стержни устанавливаем не реже, чем через 400 мм.
Но еще важнее расстояние между стержнями. Никогда не забываем, что в свету между стержнями должен нормально пройти бетон (а это не раствор, в нем камни довольно крупной фракции присутствуют).
Еще важнее помнить, что любой диаметр арматуры (10, 18 или 25 мм) – это номинальный диаметр, который не учитывает выступающих серповидных частей арматуры.

В ГОСТе или ДСТУ на арматуру вы можете найти реальный диаметр арматурного стержня, который будет больше номинального (для арматуры 8 реальный размер 9 мм; для арматуры 25 реальный размер 27 мм). В густоармированных сечениях всегда важно прорисовывать размещение арматуры с учетом реальных диаметров.

Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.

Очень важно не забывать о конструктивной арматуре. Как сказано в этом пункте, конструктивная арматура нужна для предотвращения выпучивания при бетонировании. Вы можете в проекте указать рабочую арматуру по расчету, но будет ли с нее толк, если при бетонировании арматура разъедется и для нее не останется защитного слоя бетона?
Если вы армируете сетками, всегда сверяйтесь с рисунком 72 – все ли дополнительные стержни вы поставили, чтобы каркас был достаточно жестким.

Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).

Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.

Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.

На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции. В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.

Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.

Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.

С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.

Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.

Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по "Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98" и выбирайте худший вариант.

Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.

Требования пункта 3.72 довольно четкие. Круглыми в сечении должны быть спирали, так как при любом отклонении от круга в арматуре будут возникать дополнительные напряжения. Да и навивочную машину, обеспечивающую спираль не круглого сечения вряд ли можно найти.

Еще хочется добавить, что требования к армированию круглых колонн можно использовать при армировании буроинъекционных свай круглого сечения.

Устройство бетонных и железобетонных конструкций предусматривает дополнительное укрепление за счет арматурного проката. Последний, к слову, составляет один из наиболее востребованных сегментов черной металлургии, что подтверждается его широким использованием в строительстве. Применительно к бетонным колоннам армирование играет особенно важную роль ввиду невозможности применения других опорных конструкций кроме нижнего и верхнего перекрытия. Внутреннее стержневое усиление металлическими прутьями в разных конфигурациях является оптимальным решением задачи.

Общие требования к арматуре

Для колонн может использоваться горячекатаные, термомеханически упрочненные и холоднодеформированные металлические прутья разного профиля. Диаметр в среднем варьируется от 12 до 40 мм. Если планируется задействовать холоднодеформированные стержни периодического профиля, то применяться может и небольшой диаметр на 3-12 мм. В показателях прочности на растяжение допускаются классы А и В, отвечающие гарантированным пределам по текучести с коэффициентом не меньше 0,95.

В особых случаях при армировании монолитных колонн могут предъявляться специальные требования в отношении пластичности, свариваемости, коррозийной стойкости и прочности на усталость. Как правило, это связано со спецификой применяемой бетонной смеси и цемента. Ключевое значение почти в каждом случае армирования имеет характер сцепки с бетоном. Недостаток адгезии может компенсироваться конструкцией профиля с пазами и гребнями. Те же горячекатаные и холоднодеформированные прутья могут иметь кольцевые и серповидные выступы разной величины. И напротив, многие марки бетонов с хрупкой структурой допускают использование только гладких стержней – например, класса А240. Теперь стоит перейти к более подробному рассмотрению параметров арматуры, используемой в укреплении колонн.

Длина арматуры

При закладке сборной колонны тщательно рассчитываются параметры опалубки, в которую должна органично входить и укрепляющая металлическая оснастка. Важно, чтобы окончания рабочих стержней, не соединяемых с анкерными элементами, находились на следующем расстоянии от торцевой части детали:

  • 20 мм, если устраивается монолитная колонна длиной не менее 6 м.
  • 15 мм, если колонна имеет длину свыше 18 м. Это же ограничение относится к мачтовым конструкциям и опорам.
  • 10 мм, если закладывается сборная колонна длиной менее 18 м.

В каждом случае армирование колонны предполагает оставление части прутка, которая должна быть защищена специальными антикоррозийными средствами или дополнительно изолирована каркасной оснасткой.

Диаметр арматуры

В случае с продольными стержнями используются элементы толщиной не меньше 16 мм. Монолитные конструкции сборного типа можно укреплять и 12-миллиметровыми прутьями. Также малые диаметры допускаются при использовании арматуры из конструкционной стали с защитным покрытием. Учет диаметра важен и с точки зрения конфигурации ее размещения в теле колонны. Так, продольные прутья можно устанавливать только в один ряд и желательно с выдержкой равного диаметра. Если же планируется армирование колонны стержнями разной толщины, то максимум допускается применение двух форматов без учета конструкционной укрепляющей оснастки. Прутья разных диаметров обычно применяются в целях экономии, но при этом нельзя использовать соседние типоразмеры в одной колонне. К примеру, не допускается закладка стержней диаметром 8 и 10 мм или 10 и 12 мм.

Площадь армирования

Расчет площади выполняется по сечениям продольного армирования. В результате оценивается, какой процент сечения стержней занимают на поверхности колонны. Максимум допускается 5%, но только в случае размеренной компоновки прутьев без нахлеста. Соединение нахлестом удваивает площадь сечения арматуры в местах стыка, что не всегда позволяет выполнить корректную сборку колонны. Также следует выдерживать симметрию размещения стержней относительно площади сечения конструкции – особенно, если речь идет о будущей эксплуатации сооружения с высокой нагрузкой на изгиб. Так или иначе, оптимальный процент армирования колонны составит 2-3%. В самом сечении следует учитывать не только основу прутка, но и выступы в виде гребней.

Какой должна быть стыковка армирующих стержней?

Соединение и выпуски арматуры также определяют надежность конструкции. Уже отмечалась важная роль нахлеста, которая увеличивается при использовании монолитных колонн. При этом не стоит недооценивать влияние таких связок на структурную целостность колонны. Дело в том, что, к примеру, 25-миллиметровый прут (в диаметре) должен стыковаться с нахлестом по длине не менее 140 см. Причем если стыковка производится в разбег, то это расстояние удваивается. Поэтому рекомендуется стремиться к минимизации соединяющих узлов при армировании колонны продольными стержнями. Если дело касается больших пролетов и выполнение переходных зон неизбежно, то стыки переводятся на места изменения сечения самой колонны. Такие конфигурации встречаются в ступенчатых, двухветвевых и обрываемых конструкциях. Также в качестве альтернативы рекомендуется сварное соединение с накладками.

Промежутки между стержнями

Для начала стоит подчеркнуть значимость баланса между укрепленной массой и пустотами в теле колонны. Перенасыщенность рабочих металлических стержней ослабляет бетонную конструкцию, делая ее более чувствительной к динамическим нагрузкам. И напротив, недостаток армирующей оснастки увеличивает риски повреждения колонны при эксплуатации под статическими нагрузками. Даже если перекрытия и армированная колонна действуют друг на друга в умеренных показателях давления, то через время на ослабленных участках конструкции начнут образовываться трещины. Соблюсти баланс можно выдерживанием нормативной дистанции между арматурными прутьями в 400 мм. Если этого расстояния оказывается недостаточно по причине минимального включения щебня или камня в раствор, то большие промежутки разбавляют за счет конструкционной тонкой арматуры диаметром 12 мм.

Ограничения защитного армирующего слоя

Максимальный слой продольного армирования составляет 50 мм. В эту толщину входит и основа стержня, и его конструкционные элементы с покрытием. Возможность применения прутьев с диаметром в 40 мм при сохранении технологических 10 мм обуславливается тем, что сам армирующий слой может требовать дополнительного усиления. В частности, армирование колонн с сечением 600х800 мм предусматривает включение сварной сетки, хомутов и стяжек. Крупноформатные стержни дополнительно скрепляются между собой усиливающими связками. Причем дополнительные элементы укрепления самой арматуры не следует путать с накладками при сварке, которые выполняют ответственную конструкционную задачу соединения двух или нескольких стержней.

Главное ограничение касается толщины защитного слоя, что обусловлено пропорциональным повышением рисков растрескивания колонны в местах прохождения стержней. Напряжение, испытываемое бетонной структурой с инородными включениями, будет чрезмерно высоким и при динамических нагрузках приведет к разрушению. Данный фактор отчасти компенсируется вышеупомянутыми сетками и хомутами, но лучше всего изначально соблюсти нормы формирования армирующего слоя.

Требования к поперечному армированию

В колонных конструкциях, где расчетное поперечное усилие не может обеспечиваться только бетонной структурой, используется и поперечная арматура. Шаг при ее закладке должен составлять не больше 300 мм. Если планируется выполнять сжатое укрепление, то расчет армирования колонны по отступам делается исходя из толщины стержней – шаг должен составлять не более 15 диаметров, но укладываться в 500 мм. Что касается взаимодействий поперечной и продольной арматуры, то оно будет зависеть от сечения колонны и ее насыщения рабочими стержнями. В принципе возможны две конфигурации. В одной сопряжение не допускается, поскольку слой продольных прутьев устраивается ближе к краю, а поперечные стержни закладываются в оставленных промежутках. Во втором варианте выполняются стыки, если продольное армирование реализуется в несколько рядов от края к центральной части. В основном поперечные тонкие стержни соединяют с конструкционными прутьями диаметром не более 12 мм.

Технология армирования колонн

Способы армирования различаются по техникам вязки, подходам к устройству опалубки и конфигурациям размещения стержней. Что касается вязки, то ее можно выполнять с помощью проволоки или сварным способом. В первом случае рекомендуется использовать вязальный строительный пистолет для арматуры, а во втором – инверторный сварочный аппарат для точного соединения. На этом этапе формируется каркас. Конфигурация армирования под колонны может быть разной в зависимости от характеристик конструкции. Оптимально использовать комбинированный вариант с применением продольного и поперечного армирования, при котором будет реализована и смежная вязка двух каркасов. Опалубочная конструкция устраивается с помощью формовочных заготовок, в которые погружают подготовленный металлический скелет и в дальнейшем заливают его бетоном. Различия в методах создания опалубки сводятся к типу используемого материала – древесины, пенополистирола или комбинированных волокнистых материалов. В этом выборе главное условие заключается в возможностях сочетания арматуры и опалубки по массе и техническим нагрузкам в целом.

Армирование фундаментов колонн

Строительные колонны устанавливаются на фундаменте, так называемом несущем стакане, который тоже подвергается усилению. Для формирования части конструкционной подошвы используют марки тяжелого бетона с высоким классом прочности. Армирование стакана выполняется горячекатаными стержнями с периодическим профилем. Ключевое значение при армировании фундамента под колонну будет иметь узел сопряжения прутьев подошвы с элементами основного продольного усиления. Для этой связки в месте перехода от подошвы к стволу колонны используется приварка прутьев с шайбами к скелету из горячекатаных стержней стакана. Сложность заключается лишь в правильном переходе от одного уровня к другому с соблюдением симметрии укрепляющих контуров.

Особенности спирального армирования

Наиболее сложным, с точки зрения устройства прутьев, является усиление колонн с круглым сечением. Проблема заключается в усложнении конфигурации армирующего слоя, которое требует дополнительной поддержки. В таких системах применяют косвенное укрепление спиральными металлическими прутьями. Особенности армирования круглых колонн выражается в том, что продольные стержни дополнительно обвиваются по периметру витками накладной проволоки. Диаметр спирали при этом составляет не более 20 см.

Армирование консолей колонн

По причине отсутствия возможностей установки опор для колонны строители часто используют консольные выступы как элемент усиления конструкции. Устанавливать такие части рекомендуется на стальном армирующем каркасе, который может входить в верхнее перекрытие или в нижний фундамент. Консоли усиливаются металлическими стержнями малого диаметра, хомутами и сварной сеткой в зависимости от параметров конструкции. Наибольшего эффекта укрепления колонн в составе с консолями удается достичь при однородной связке перекрытия, основного каркаса ствола и подошвы.

Заключение

Особенности применения армирования под колонны обуславливаются конструкционной изоляцией данной части сооружения. Разумеется, оба перекрытия с верхней и нижней части обеспечивают необходимую поддержку, но избыточное давление с нагрузкой может негативно сказаться непосредственно на структуре колонны. Именно для предотвращения внутренних процессов разрушения используют продольную и поперечную арматуру. При этом требования дают немалую свободу проектировщикам и в выборе стержней, и в конфигурациях их закладки. Принципиальные ограничения касаются в основном подбора материалов, назначения размеров и способов установки каркаса.

Максимальный процент армирования железобетонных конструкций

Какой минимальный процент армирования железобетонных конструкций?

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.


Для того, чтобы армирование выполняло свое назначение, необходимо расчитать усиление бетона, соответствующий минимальному проценту

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.

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.

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.

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.

Особенности усиления

Усиление арматурными стержнями осуществляют с применением продольных и поперечных прутков арматуры с последующей сваркой или вязкой. Выполняя вязку каркасов, применяйте арматуру с Г-образным изгибами.

Производя армирование балок, соблюдайте следующие требования:

  • применяйте прутки диаметром более 10 миллиметров для продольного армирования;
  • используйте в качестве ненапрягаемых арматурных прутков стальные стержни, диаметром не менее 12 мм, для вязаных каркасов, предназначенных для опор, высотой более 40 сантиметров;
  • обеспечьте интервал между продольными силовыми элементами каркаса не меньше 25 миллиметров – для стержней нижнего уровня, и 30 мм – для прутков верхнего слоя.

Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты

В зависимости от изменения класса бетона, из которого изготавливаются изделия, изменяется диаметр продольных прутков. Для арматуры, имеющей прочность 500 МПа, ее размер в диаметре должен быть:

  • 16 мм
    – для легкого бетона класса В12.5 и ниже.
  • 25 мм
    – при армировании массива класса В15-В25.
  • 32 мм
    – при усилении состава категории В30 и выше.

Если выполняется усиление балок из ячеистых составов класса ниже В10, допускается уменьшение диаметра продольно расположенных прутков – меньше 16 миллиметров.

Процент армирования конструкций из железобетона

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.

Минимальный армирующий процент

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.

Процент арматуры в железобетоне — каким должно быть оптимальное значение?

С целью выполнения армированием своего прямого предназначения, необходим специальный расчет усиления бетона, что соответствует минимальному и максимальному проценту. Эта величина играет важную роль в проектных расчетах. Ее малый показатель не дает права считать изделие усиленным до ЖБИ, а больший приведет к существенному снижению технических характеристик ж/б материала.

  1. Степень армирования
  2. Особенности расчетов
  3. Значение армирования
  4. Минимальный процент
  5. Максимальный коэффициент арматуры
  6. Сохранение прочности
  7. Защитный слой бетона

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.

Защитный слой бетона

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.

Использование железобетонных конструкций в частном строительстве

Цемент, как всем хорошо известно, является материалом, без которого нельзя обойтись в строительстве. То же самое можно сказать и о железобетонных конструкциях (ЖБК), создаваемых посредством армирования цементного раствора металлическими прутками для повышения его прочности.

Как в капитальном, так и в частном строительстве могут использоваться и монолитные, и сборные ЖБК. Наиболее распространенными типами последних являются фундаментные блоки и готовые плиты перекрытия. В качестве примеров монолитных конструкций, выполненных из железобетона, можно привести заливной фундамент ленточного типа и цементные стяжки, которые предварительно армируются.

Строительство ленточного фундамента

В тех случаях, когда строительство выполняется в местах, куда затруднена подача подъемного крана, плиты перекрытия также могут выполняться монолитным способом. Поскольку такие ЖБК являются очень ответственными, то при их заливке следует строго соблюдать расход арматуры на куб бетона, оговоренный в вышеуказанных нормативных документах.

Монтаж конструкций из арматуры в условиях частного строительства лучше всего выполнять при помощи вязальной проволоки из стали, так как использование для этих целей сварки может не только ухудшить качество и надежность создаваемого каркаса, но и увеличить стоимость выполняемых работ.

Дорогостоящий пистолет для вязки арматуры успешно заменяется самодельным крючком, согнутым из проволоки и закрепленным в патроне шуруповерта

Возможности экономии строительных материалов при совершенствовании нормативных документов по расчету железобетонных конструкций (СНБ 5.03.01-02)

Сообщение, сделанное кандидатом технических наук, доцентом кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» БНТУ, ведущим научным сотрудником УП «Институт «БелНИИС» Николаем Раком на научно-техническом семинаре «Экономное расходование цемента и основных строительных материалов в жилищно- гражданском строительстве».

Основные предпосылки для разработки СНБ 5.03.01-02 следующие. Во-первых, необходимость гармонизации положений национальных расчетных норм с соответствующими нормативными документами сопредельных государств (ЕС, Украина, Россия). Во-вторых, повышение требований к уровню надежности конструкций, зданий и сооружений. В-третьих, появление новых материалов и технологий. Как известно, предыдущие нормы действовали в Беларуси только в части легких бетонов (до класса В60). Сегодня не редкость бетоны довольно высоких классов — В100, В150. И в Беларуси в БелНИИС под руководством профессора Николая Блещика изготавливаются бетоны В80, В90. Бетон класса В60 уже можно изготавливать в массовом объеме. Поэтому был необходим нормативный документ, регламентирующий использование этих материалов. За основу были взяты документы, импонировавшие разработчикам, с одной стороны, совпадением с их взглядами на то, как нужно проектировать, с другой — своим комплексным подходом. Последнее обстоятельство очень важно. Евросоюз решил, во-первых, договориться в данной области по основополагающим вопросам, во-вторых, о нагрузках, в-третьих, о конкретных видах конструкций. Ввиду таковой взаимосвязанности и комплексности белорусские бетонщики стали самым пристальным образом присматриваться к такому документу, как Еврокод 2, его развитию. На самом деле анализ истории создания СНБ 5.03.01-02 позволяет в дальнейшем избегать тех или иных промахов. В 1995 году перед специалистами Беларуси была поставлена задача разработки национальных нормативных документов по расчету железобетонных конструкций. В России появился документ, в котором не было ни одной формулы. Изучив его, белорусские бетонщики пришли к выводу, что работать по нему невозможно, и начали разрабатывать такой нормативный документ, чтобы он, взяв все самое передовое из Еврокода, сохранил наработки, которые привычны для проектировщиков, проверены практикой и не вызывают никакого отторжения. То есть, чтобы о старых СНиП напоминало именно расчетное приложение нового нормативного документа. В остальном же предполагалось идти от Еврокода, в определенный переходный период пользуясь теми или иными старыми формулами, в которых разве что обозначения поменялись.

Первый вариант настоящих СНБ был разработан в 1999 году. В течение целого года головные проектные институты Беларуси апробировали предложенную им версию документа. В результате учета высказанных замечаний был выработан определенный консенсус, и в течение 2001 года появилось уже три варианта следующей версии СНБ. Параллельно отслеживалось развитие Еврокода на предмет заимствования самого лучшего из евронорм. Наконец, в 2001 г. Европа остановилась на определенном варианте Еврокода. И предпоследний вариант СНБ был основан на том Еврокоде, который был поставлен на голосование государств — членов ЕС. Несколько туров голосования ни к чему не привели — каждая страна хотела, чтобы те или иные коэффициенты были приняты в ее пользу. В результате жесткий макет второго варианта Еврокода был отклонен Европой. Между тем, в Беларуси он был включен в СНБ, утвержден и издан. А в Европе, наконец, приняли устроивший все страны вариант Еврокода с так называемыми индикативными значениями коэффициентов. Это означало, что тот коэффициент, значение которого было решено считать индикативным, принимался той или иной страной по своему усмотрению. Дальше началась следующая процедура: каждое государство ЕС принимает Еврокод с национальным приложением, в каковом приложении в обязательном порядке указываются все значения, которые принимаются страной. Но Еврокод — это единый документ. И сейчас идет принятие всех входящих в него документов, времени на каковую процедуру отпущено до конца 2007 года. Официальных языков Еврокода три: английский, немецкий и французский (соответственно три официальных текста). Кроме того, каждая страна делает перевод этого текста на свой официальный язык, который далее регистрируется Европейским центром нормирования. Но для того, чтобы вариант Еврокода для той или иной страны действовал в этой стране, должно быть представлено и национальное приложение. Тем временем специалистам Беларуси была поставлена задача разработки пособия по проектированию. И — все смешалось в доме Облонских... Сейчас вместо СНБ нужно будет разрабатывать ТКП: действует Еврокод с возможностью установления каждой страной своих значений коэффициентов. Поэтому по всем позициям СНБ, по которым есть согласие (или несогласие) с европейским документом, предстоит установить те или иные свои значения, исходя из опыта эксплуатации конструкций, из опыта их проектирования и (самое главное) из экономических возможностей страны. Потому что рекомендуемые значения, установленные Еврокодом, ориентированы на срок службы сооружений не менее 75 лет. Беларусь же пока — более скромно — устанавливает для себя 50 лет. Нормы 1984 года вообще предусматривали 27 лет, что означало, что через 27 лет эксплуатации конструкции, запроектированной по нормам без запаса, наступает ее отказ. Статистика этих отказов потихоньку накапливается. К сожалению, видимо, в ближайшем будущем нас ожидает лавинообразный рост подобных случаев. Природу не обманешь: если заранее в нормах была предусмотрена низкая надежность, в итоге имеем короткий срок службы сооружений.

Вместо СНиП 1984 г., вместо СНБ 5.03.01-02 в Беларуси будет издан документ ТКП «Основные положения». Ячеистые же бетоны, похоже, будут регламентироваться каким-то другим документом — в ТКП о них говориться не будет. Ибо по умолчанию конструкционными эти бетоны не являются. Строить из этих бетонов можно только временные сооружения с максимальным сроком эксплуатации 25-30 лет. Что же касается легких бетонов, то это конструкционные бетоны плотностью не менее 1000, которые будут охвачены ТКП. Кроме того, там будут фигурировать бетоны для определенных областей применения (например, теплоизоляционные). Будут разработаны пособия для проектирования железобетонных конструкций без преднапряжения арматуры и с преднапряжением. В настоящее время разработчики склоняются к тому, чтобы каждая страница нового нормативного документа была сверстана в виде двух колонок: в левой — сама норма, в правой — ее объяснение (как это, собственно, принято в развитых странах). Тогда отпадет множество вопросов по поводу происхождения и величины того или иного коэффициента. Так или иначе, пользующийся нормой проектировщик должен четко знать, на что рассчитано то или иное индикативное значение, приведенное в СНБ. Но прежде всего нужно выпустить технический регламент, так как ни один из разрабатываемых документов не будет обязательным, если он не будет указан и процитирован в этом регламенте. В первую очередь технический регламент будет содержать перечень ТКП, которые предстоит разработать и которые будут являться обязательными с момента своего введения в действие. Обязательным на все сто процентов будет самый первый документ — «Основные положения». Все остальные также будут обязательными, но в какой-то части (понятно, что пример — рекомендательная часть текста). Что касается ISO 2394 «Общие принципы надежности конструкций». Если этот документ будет принят, то тем самым окажутся четко установленными индексы надежности, которые калибруются для всех видов конструкций: деревянных и пластмассовых, металлических, каменных, бетонных, железобетонных. Принимая ISO, практически примут EN — с той разницей, что первый документ будет утверждать Белстандарт, а второй — Минстройархитектуры Беларуси. Какие меры по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций должны предусматриваться при совершенствовании СНБ 5.03.01-02? Во-первых, система частных коэффициентов безопасности. Дело в том, что установленные в настоящее время коэффициенты ориентированы на проектирование монолитных конструкций.

При проектировании же сборной конструкции проектировщик имеет право с учетом качества условий изготовления или возведения устанавливать свои коэффициенты безопасности по нагрузкам, определенным образом их калибруя. Например, в случае, если точно известно, что размеры конструкции не отличаются от номинальных, по которым сделан расчет. Если рабочая высота сечения не уменьшилась более чем на определенное значение, можно снизить на 0,05 частный коэффициент безопасности и по арматуре, и по бетону. Если расчет уже сделан с учетом самых неблагоприятных допусков, коэффициенты безопасности могут быть снижены еще на 0,05. Если не разрушающими, а прямыми методами проконтролирована прочность каждого из изделий, имеем право принять коэффициент безопасности, равный 1,35 (но изначально просчитывается худший вариант — с коэффициентом 1,5). В ТКП будет предусмотрен вариант разработки типовых серий для производства сборных железобетонных изделий в заводских условиях с контролем качества (при этом должно быть конкретно оговорено, что, когда, кем контролируется, кто что подписывает и кто за что отвечает). Если все это оговорено, то можно проектировать сборную железобетонную конструкцию с коэффициентом безопасности по арматуре 1,05 и по бетону 1,35. Нагрузку же трогать нельзя — это предмет, который от проектировщика не зависит. Она оставлена единой для всех видов конструкций, так как нельзя вводить в каждую норму еще и нагрузку. В СНБ есть дополнительный частный коэффициент «альфа», которым понижается расчетное сопротивление. Еврокод гласит: значение этого коэффициента принимается каждой страной в пределах 0,8-1,0 (рекомендуемое значение — 1,0). Уже тогда, когда разрабатывались СНБ, коэффициент безопасности по нагрузке на сборные конструкции был принят равным 1,15. Разработчики ошиблись — они не должны были этого делать! Ведь если начинать калибровать сборный железобетон, то на 50-летний срок службы он не потянет. Как выходить из этой ситуации, еще предстоит решить, но уже сейчас ясно, что теперь трогать коэффициент «альфа» для сборного железобетона уже нельзя. Система такова, что стоит лишь потянуть за ниточку, как будут затронуты и все остальные коэффициенты, в самом же конце окажется такой аспект, как надежность и долговечность здания. В настоящее время немало говорится о том, что так или иначе менять нужно и минимальные коэффициенты армирования. Как именно?

Действительно, для изгибаемых элементов старые нормы предусматривали эту величину равной 0,05. Но ведь в нормах еще более старых эти коэффициенты были протабулированы в зависимости от прочности бетона и класса арматуры! А потом почему-то назначили для всех случаев вначале 0,1, а потом (в 1984 г.) — вообще 0,05! Сейчас в Беларуси (вслед за Еврокодом) вернули 0,15. Данные выполненных исследований говорят о том, что делать этот коэффициент меньше 0,1 крайне небезопасно. Ведь коэффициент армирования — это такой процент содержания арматуры, при котором после той или иной деформации, произошедшей в момент образования трещины, конструкция вновь находится в стабильном состоянии. Если этот процент ниже, говорить можно не столько о стабильном состоянии, сколько о вполне вероятном разрушении. Хорошо, если пришлось иметь дело со статически неопределимой системой, в которой возможны те или иные перераспределения внутренних усилий. К сожалению, чаще приходится иметь дело со статически определимыми балками и плитами. Трещинообразование — это такой процесс, при котором обязательно следует (как это делалось в 50-е гг.) в каждом конкретном случае учитывать и прочность бетона на растяжение, и прочность арматуры, а не жестко закреплять тот или иной процент армирования. И Еврокод предлагает вычислять этот коэффициент для каждого изделия, для каждого сочетания прочностей бетона и арматуры. Правда, альтернативно допускается для второстепенных конструкций (хотя сегодня мы пока что смутно представляем, какие конструкции можно на самом деле считать второстепенными) принимать 0,11. Что сейчас сделали российские коллеги? Приняли 0,1 для всех конструкций, тем самым объявив их второстепенными. При правильном их расчете долговечность этих конструкций по арматуре не превысит 30 лет. Беларусь не так богата, чтобы позволять себе подобный подход. Тем более, что есть вещи, в связи с которыми ни о какой экономии не может быть и речи. Чем выше прочность бетона, тем больше должен быть процент армирования. Кстати, констатировал Николай Рак, переходя к сжатым элементам, сколько он ни листал различные труды разных лет, ему так и не удалось выяснить, откуда вообще в советских нормах появилось понятие «процент армирования». Европа говорит: арматуры должно быть столько, чтобы она выдержала 10% продольной силы. В таком случае это зависит уже не от размера сечения, а от нагрузки. То есть может быть не таблично задано, а исключительно рассчитано по формуле. В любом случае все изложенное справедливо лишь для негибких элементов. Для гибких же элементов процент армирования будет расти, и, в конце концов, нужно будет устанавливать уже не 10%, а 25% (если не все 40%). Проектировщик, видя это, просто не проектирует гибкий элемент. То есть существуют определенные рамки, налагаемые пониманием сути армирования. Что предлагается в отношении поперечной арматуры? Понятно, что в момент образования наклонной трещины поперечная арматура воспринимает определенное усилие, и ее количество должно соответствовать этому усилию. Назначение поперечной арматуры в зависимости от ее класса гораздо экономичнее соблюдения того или иного процента армирования.

Итак, разработчики СНБ ничего в этом документе не назначают абстрактно. Они пользуются теми понятиями, которые сегодня существуют в мировой практике проектирования. Могут иметь место те или иные второстепенные нестыковки, но в главном — в коэффициентах безопасности, различного рода частных коэффициентах, минимальных процентах армирования — не может быть никакой неясности, все это должно быть абсолютно точно физически обосновано. Был задан вопрос об уровне ответственности здания, на который Николай Рак ответил следующим образом: заказчик должен знать, на какой срок ему нужно то, что он заказывает, соответственно проектировщик должен знать, на какой срок он проектирует. А профессор БрГТУ Виктор Тур уточнил: Еврокод 0 определяет общие правила проектирования. Конкретно же аспект уровня ответственности рассмотрен в специальном приложении к ISO 2494. Когда будет готов соответствующий белорусский документ, в нем должно быть четко определено, по каким критериям отнести здание в группу той или иной степени ответственности. На самом же деле в подобной оценке участвует ряд показателей, из коих стоит выделить два. Первый — влияние последствий разрушения на жизнедеятельность людей. Второй — экономические последствия, которые оцениваются ущербом (индекс стоимости). В настоящее время в Европе принято решение больше не строить высотных зданий. Индекс стоимости — это стоимость объекта плюс стоимость прямого ущерба в результате разрушения плюс стоимость мер по обеспечению безопасности. Все это относится к начальной стоимости.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
обсуждение статьи

Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 30 за 2006 год в рубрике материалы и технологии

Учёные СПбГАСУ работают над повышением долговечности железобетонных конструкций в условиях Крайнего Севера

Учёные СПбГАСУ изучают долговечность железобетонных конструкций в условиях Крайнего Севера. О результатах исследований рассказал доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций, к. т. н. Владимир Попов.

– Россия – северная страна. Около 50 процентов наших территорий относятся к районам Крайнего Севера или приравненным к ним. Несмотря на малонаселённость данных территорий, большой объём поступлений в бюджет приходится именно на них. Там добывают газ, нефть, алмазы и многое другое, поэтому освоение Арктики очень актуально. Я родился и бо́льшую часть жизни прожил в Якутии – самом холодном регионе России. Наверное, этим обусловлен мой интерес к данной тематике, – отметил он.

– Владимир Мирович, расскажите, пожалуйста, о своих исследованиях.

– Я изучаю долговечность железобетонных конструкций в условиях Крайнего Севера достаточно давно. Статьи, написанные в соавторстве с моими коллегами, опубликованы в журналах «Вестник гражданских инженеров», «Промышленное и гражданское строительство» и других. Мы работаем вместе с заведующим кафедрой железобетонных и каменных конструкций СПбГАСУ, членом-корреспондентом РААСН, доктором технических наук, профессором Валерием Ивановичем Морозовым, который делится своими рекомендациями и замечаниями, а также с аспирантами Александром Кондратюком и Михаилом Плюсниным. В работе принимают участие магистранты нашей кафедры Есения БатяеваПётр ГерасимовАнна ГужЕгор Чумляков.

Нельзя не отметить, что Ленинград всегда славился исследованиями Крайнего Севера. В Ленинградском зональном научно-исследовательском институте экспериментального проектирования (ЛенЗНИИЭП) было запроектировано большое количество объектов для строительства на Крайнем Севере: на БАМе, в Якутске, Магадане, Нерюнгри и других городах, разработано много типовых проектов.

– Каковы особенности эксплуатации железобетонных конструкций в условиях Крайнего Севера?

– Попеременное замораживание и оттаивание железобетонных конструкций в процессе эксплуатации в условиях Крайнего Севера приводит к деградации как прочностных, так и деформационных свойств бетона. А снижение прочности бетона уменьшает несущую способность железобетонных конструкций.

– Как можно решить эту проблему?

– Обычно применяют более морозостойкие бетоны, которые лучше сопротивляются попеременному замораживанию и оттаиванию; мы же подошли к вопросу с другой стороны: долговечность железобетонных конструкций в экстремальных условиях можно повысить не только за счёт свойств самого материала, но и путём выполнения специальных требований по конструированию. Причём это распространяется и на морозостойкость бетона, и на другие виды его коррозии.

– Как вы пришли к такому выводу?

– На долговечность железобетонных конструкций влияет коэффициент армирования. Чем больше продольной арматуры в растянутой зоне изгибаемых элементов, тем ниже их долговечность. А в сжатых элементах всё с точностью до наоборот – чем больше арматуры, тем выше долговечность. При этом обнаружилось, что при небольшом проценте армирования прочность бетона не настолько сильно влияет на долговечность железобетонных конструкций.

Выяснилась и другая любопытная подробность: летом вероятность разрушения в результате попеременного замораживания и таяния выше, чем зимой. При низких отрицательных температурах прочность бетона возрастает, что приводит к повышению несущей способности железобетонных конструкций. Таким образом, можно констатировать наличие скрытой периодичности отказов железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в естественных условиях Крайнего Севера.

На мой взгляд, это очень важный вывод: ведь социальные и экономические последствия возможных аварий железобетонных конструкций на Крайнем Севере зимой и летом различны. В зимнее время для устранения аварий на объектах жизнеобеспечения требуются многократно бо́льшие трудовые и финансовые затраты.

Следует заметить, что наши выводы базируются на экспериментальных исследованиях образцов бетона, с одной стороны, и на численном моделировании работы железобетонных конструкций, с другой. Безусловно, необходимы дополнительные экспериментальные исследования работы элементов железобетонных конструкций, подвергнутых попеременному замораживанию и оттаиванию как при положительных, так и при отрицательных температурах.

– Какие требования к конструктивным решениям вы сформулировали на основе своих исследований?

– Мы пришли к выводу, что армирование должно быть рациональным, то есть разным для сжатых и для изгибаемых элементов. Правильно выполнив конструирование, мы можем повысить долговечность бетонов в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Необходимо ограничивать процент армирования изгибаемых элементов железобетонных конструкций, а если это невозможно, то применять двойное армирование, то есть устанавливать продольную рабочую арматуру в сжатую зону. Применение двойного армирования существенно снижает негативное влияние уменьшения прочности бетона в результате попеременного замораживания и оттаивания.

– Расскажите, пожалуйста, о ваших дальнейших планах.

– Сейчас мы расширили исследования на фиброжелезобетонные конструкции. Сталефиброжелезобетон обладает повышенной морозостойкостью. Однако морозостойкость сталефиброжелезобетонных конструкций с комбинированным армированием изучена недостаточно. Планируем исследовать морозостойкость полиармированного фибробетона, а также влияние низкомодульной фибры на долговечность фибробетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания, влияние циклов замораживания и оттаивания на прочность и предельные деформации фибробетона при сжатии и растяжении при различных процентах армирования фиброй, изменение полных диаграмм деформирования при сжатии и растяжении после замораживания и оттаивания при испытании в условиях положительных и низких отрицательных температур, влияние процента армирования продольной арматурой на долговечность конструкций из фибробетона.

 Графики несущей способности внецентренно сжатых элементов квадратного сечения с симметричной арматурой μ =0,5%

Графики несущей способности внецентренно сжатых элементов квадратного сечения с симметричной арматурой μ = 2,0%

      Разрушение полки пролётного строения железнодорожного моста, г. Нерюнгри

Разрушение балконной плиты жилого дома, г. Нерюнгри

Источник: www.spbgasu.ru

EC2: Минимальная и максимальная продольная арматура

7.3.2 Минимальная арматура

(1) P Если требуется контроль трещин, требуется минимальное количество склеенной арматуры для контроля трещин в областях, где ожидается растяжение. Величину можно оценить из равновесия между растягивающей силой в бетоне непосредственно перед растрескиванием и растягивающей силой в арматуре при текучести или при более низком напряжении, если необходимо ограничить ширину трещины.

(2) Если более строгий расчет не показывает, что меньшие площади подходят, требуемые минимальные площади армирования могут быть рассчитаны следующим образом.В профилированных поперечных сечениях, таких как балки и коробчатые балки, необходимо определять минимальное усиление для отдельных частей профиля (стенок, полок).

A s, min · σ s = k c · k · f ct, eff · A ct

(7,1)

где:

9,2 Балки

9.2.1 Продольная арматура

9.2.1.1 Минимальная и максимальная площади армирования

(1) Площадь продольной растянутой арматуры не должна приниматься менее A с, не менее .

Примечание 1: См. Также 7.3, где указана область продольной растянутой арматуры для контроля растрескивания.

Примечание 2: Значение A s, min для лучей для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение приведено ниже:

A с, мин = 0,26 · f ctm / f yk · b t · d, но не менее 0,0013 · b t · d

(9.1N)

где:

  • b t обозначает среднюю ширину зоны растяжения; для тавровой балки с сжатой полкой при расчете значения b t
  • учитывается только ширина стенки.
  • f ctm следует определять по соответствующему классу прочности в соответствии с таблицей 3.1:
    f ctm = 0,30 × f ck (2/3) , f ck ≤ 50
    f ctm = 2,12 · Ln (1+ (f см /10)), f ck > 50/60
    при f см = f ck +8 (МПа)

(2) Секции, содержащие меньше арматуры, чем A s, мин. , следует рассматривать как неармированные.

(3) Площадь поперечного сечения растянутой или сжатой арматуры не должна превышать с, не более вне мест нахлеста.

Примечание. Значение A с, макс. для лучей для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение 0,04 · A c .

9,3 Сплошные плиты

(1) Этот раздел применяется к односторонним и двусторонним сплошным плитам, для которых b и l eff не менее 5h (элемент, для которого минимальный размер панели не менее чем в 5 раз превышает общую толщину плиты).

9.3.1 Армирование на изгиб

9.3.1.1 Общие

(1) Для минимального и максимального процентного содержания стали в основном направлении применяются 9,2,1,1 (1) и (3).

(2) Вторичная поперечная арматура, составляющая не менее 20% от основной арматуры, должна быть предусмотрена в односторонних плитах. На участках вблизи опор поперечная арматура к основным верхним стержням не требуется, если отсутствует поперечный изгибающий момент.

(3) Расстояние между стержнями не должно превышать s max, плит .

Примечание; Значение s max, плиты для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение:

- для основной арматуры, 3 · h ≤ 400 мм, где h - общая глубина плиты;
- для вторичной арматуры 3,5 · h ≤ 450 мм

В зонах с сосредоточенными нагрузками или в зонах максимального момента эти положения становятся соответственно:
- для основной арматуры 2 · h ≤ 250 мм
- для вторичной арматуры 3 · h ≤ 400 мм.

9,5 Колонны

(1) В этом разделе рассматриваются столбцы, для которых больший размер h не больше чем в 4 раза меньший размер b.

9.5.1 Общие

9.5.2 Продольная арматура

(1) Продольные стержни должны иметь диаметр не менее Φ мин. .

Примечание. Значение ¢ min для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение - 8 мм.

(2) Суммарное количество продольной арматуры должно быть не менее A с, min

Примечание. Значение A с, мин. для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение дается выражением (9.12N)

.

A с, мин. = макс. (0,1 · N Ed / f ярд ; 0,002 · A c )

(9,12N)

где:

  • f ярд - расчетный предел текучести арматуры
  • N Ed - расчетное осевое усилие сжатия

(3) Площадь продольной арматуры не должна превышать A с, не более

Примечание. Значение A с, макс. для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение составляет 0,04 · A c вне участков внахлестку, за исключением случаев, когда можно показать, что целостность бетона не нарушена, и что полная прочность достигается при ULS. Этот предел следует увеличить до 0,08 · A c на кругах.

(4) Для колонн с многоугольным поперечным сечением необходимо разместить по крайней мере по одной планке в каждом углу. Количество продольных стержней в круглой колонне должно быть не менее четырех.

9,6 стены

9.6.1 Общие

(1) Этот пункт относится к железобетонным стенам с отношением длины к толщине 4 или более, в которых арматура учитывается при анализе прочности

9.6.2 Вертикальное армирование

(1) Площадь вертикального армирования должна лежать между A s, vmin и A s, vmax .

Примечание 1. Значение A s, vmin для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение 0,002 · A c .

Примечание 2: Значение A s, vmax для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение составляет 0,04 · Ac вне участков нахлеста, если не будет продемонстрировано, что целостность бетона не нарушена и что полная прочность достигается при ULS. Этот предел может быть увеличен вдвое на кругах.

(2) Если минимальная площадь армирования, A s, vmin , контролирует проект, половина этой площади должна быть расположена на каждой грани.

(3) Расстояние между двумя соседними вертикальными стержнями не должно превышать трехкратную толщину стенки или 400 мм в зависимости от того, что меньше.

9.6.3 Горизонтальная арматура

(1) Горизонтальная арматура, идущая параллельно граням стены (и свободным краям), должна быть предусмотрена на каждой поверхности. Оно не должно быть меньше A с, hmin .

Примечание. Значение A s, hmin для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение составляет 25% от вертикального армирования или 0,001 · A c , в зависимости от того, какое из значений больше.

(2) Расстояние между двумя соседними горизонтальными стержнями не должно превышать 400 мм.

9,8 Фонды

9.8.1 Опоры колонн и стен

(1) Должен быть предусмотрен минимальный диаметр стержня Φ мин.

Примечание. Значение Φ мин. для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение - 8 мм.

Расчет железобетонной колонны согласно ACI 318-14 в RFEM

Анализ бетонной колонны

Железобетонная колонна с квадратными связями спроектирована так, чтобы выдерживать осевую статическую и динамическую нагрузку 135 и 175 тысяч фунтов соответственно с использованием конструкции ULS и факторных комбинаций нагрузок LRFD в соответствии с ACI 318-14 [1], как показано на рисунке 01 Бетонный материал имеет прочность на сжатие f ' c , равную 4 тыс. Фунтов на квадратный дюйм, в то время как арматурная сталь имеет предел текучести f y , равный 60 тыс. Фунтов на квадратный дюйм.Первоначально предполагается, что процент стальной арматуры составляет 2%.

Рисунок 01 - Бетонная колонна - вид на фасаде

Размерный дизайн

Для начала необходимо рассчитать размеры поперечного сечения. Стойка квадратного сечения должна контролироваться на сжатие, так как все осевые нагрузки находятся строго на сжатии. Согласно таблице 21.2.2 [1] коэффициент уменьшения прочности Φ равен 0,65. При определении максимальной осевой прочности таблица 22.Ссылка на пункт 4.2.1 [1] устанавливает альфа-фактор (α) равным 0,80. Теперь можно рассчитать расчетную нагрузку P и .

P u = 1,2 (135 k) + 1,6 (175 k)

Исходя из этих факторов, P u равно 442 тысячам фунтов. Затем полное поперечное сечение A g может быть рассчитано с использованием уравнения. 22.4.2.2.

P u = (Φ) (α) [0,85 f ’ c (A g - A st ) + f y A st ]

442k = (0.65) (0,80) [0,85 (4 тысячи фунтов) (A г - 0,02 A г ) + ((60 тысяч фунтов / кв. Дюйм) (0,02) A г )]

Решая для A г , мы получаем Площадь 188 в 2 . Извлекается квадратный корень из A г округляется в большую сторону, чтобы получить поперечное сечение 14 x 14 дюймов для колонны.

Требуемая стальная арматура

Теперь, когда A g установлен, площадь стальной арматуры A st можно вычислить, используя уравнение 22.4.2.2, подставив известное значение A g = 196 в 2 и решив

442k = (0.65) (0,80) [0,85 (4 тысячи фунтов) (196 дюймов 2 - A st ) + ((60 тысяч фунтов на квадратный дюйм) (A st ))]

Решение для A st дает значение 3,24 в 2 . Отсюда можно определить количество стержней, необходимое для проектирования. Согласно разд. 10.7.3.1 [1], квадратный столбец должен иметь не менее четырех стержней. Исходя из этого критерия и минимальной требуемой площади 3,24 в 2 , (8) используется стержень № 6 для стальной арматуры из Приложения A [1]. Это обеспечивает зону армирования ниже.

A st = 3,52 дюйма 2

Выбор галстука

Для определения минимального размера стяжки требуется разд. 25.7.2.2 [1]. В предыдущем разделе мы выбрали продольные стержни № 6, которые меньше стержней № 10. Основываясь на этой информации и разделе, выбираем № 3 для галстуков.

Расстояние между стяжками

Чтобы определить минимальные расстояния между стяжками, см. Разд. 25.7.2.1 [1]. Связи, которые состоят из деформированных стержней с замкнутыми петлями, должны иметь расстояние в соответствии с пунктами (a) и (b) этого раздела.

(a) Расстояние в свету должно быть не менее (4/3) d agg . Для этого расчета мы будем предполагать совокупный диаметр (d agg ) 1,00 дюйма

s min = (4/3) d agg = (4/3) (1,00 дюйма) = 1,33 дюйма

(b) Расстояние между центрами не должно превышать минимум 16d b диаметра продольного стержня, 48d b анкерного стержня или наименьшего размера элемента.

с Макс = Мин (16d b , 48d b , 14 дюйм.)

16d b = 16 (0,75 дюйма) = 12 дюймов

48d b = 48 (0,375 дюйма) = 18 дюймов

Расчетное минимальное расстояние между стяжками равно 1,33 дюйма и максимальное рассчитанное расстояние между стяжками равно 12 дюймам. Для этой конструкции максимальное расстояние между стяжками составляет 12 дюймов.

Проверка детализации

Теперь можно выполнить проверку детализации для проверки процента армирования. Требуемый процент стали должен составлять от 1% до 8% в соответствии с требованиями ACI 318-14 [1].2} \; = \; 0.01795 \; \ cdot \; 100 \; \; = \; 1.8 \% $ O.K.

Расстояние между продольными стержнями

Максимальное расстояние между стержнями в продольном направлении можно рассчитать на основе расстояния в прозрачной крышке и диаметра стяжных и продольных стержней.

Максимальный шаг продольных стержней:

$ \ frac {14 \; \ mathrm {in}. \; - \; 2 \; (1.5 \; \ mathrm {in}.) \; - \; 2 \; ( 0,375 \; \ mathrm {in}.) \; - \; 3 \; (0,75 \; \ mathrm {in}.)} 2 \; = \; 4,00 \; \ mathrm {in}. $

4,00 дюйма менее 6 дюймов, что требуется в соответствии с 25,7.2.3 (а) [1]. OK.

Минимальное продольное расстояние между стержнями может быть рассчитано по ссылке 25.2.3 [1], в которой указано, что минимальное продольное расстояние для колонн должно быть, по крайней мере, наибольшим из значений от (a) до (c).

(a) 1,5 дюйма

(b) 1,5 d b = 1,5 (0,75 дюйма) = 1,125 дюйма

(c) (4/3) d b = (4/3) ( 1,00 дюйма) = 1,33 дюйма

Следовательно, минимальное продольное расстояние между стержнями равно 1,50 дюйма.

Длину развертки (L d ) также следует рассчитывать со ссылкой на 25.4.9.2 [1]. Это будет равно наибольшему из вычисленных ниже значений (a) или (b).

(a) $ {\ mathrm L} _ {\ mathrm {dc}} \; = \; \ left (\ frac {\ displaystyle {\ mathrm f} _ {\ mathrm y} \; \ cdot \; { \ mathrm \ psi} _ {\ mathrm r}} {\ displaystyle50 \; \ cdot \; \ mathrm \ lambda \; \ cdot \; \ sqrt {\ mathrm f '\; \ cdot \; \ mathrm c}} \ справа) \; \ cdot \; {\ mathrm d} _ {\ mathrm b} \; = \; \ left (\ frac {\ displaystyle \ left (60,000 \; \ mathrm {psi} \ right) \; \ cdot \; \ left (1.0 \ right)} {50 \; \ cdot \; \ left (1.0 \ right) \; \ cdot \; \ sqrt {4000 \; \ mathrm {psi}}} \ right) \; \ cdot \; \ left (0.75 \; \ mathrm {in}. \ Right) \; = \; 14.23 \; \ mathrm {in}. $

(b) $ {\ mathrm L} _ {\ mathrm {dc}} \; = \ ; 0.0003 \; \ cdot \; {\ mathrm f} _ {\ mathrm y} \; \ cdot \; {\ mathrm \ psi} _ {\ mathrm r} \; \ cdot \; {\ mathrm d} _ { \ mathrm b} \; = \; 0,0003 \; \ cdot \; (60000 \; \ mathrm {psi}) \; \ cdot \; (1.0) \; \ cdot \; (0,75 \; \ mathrm {in} .) \; = \; 13.5 \; \ mathrm {in}. $

В этом примере (a) - большее значение, поэтому L dc = 14,23 дюйма

Ссылаясь на 25.4.10.1 [1], Длина разработки умножается на отношение требуемой стальной арматуры к предоставленной стальной арматуре.2} \ right) \; = \; 0.65 \; \ mathrm {ft} $.

Усиленная квадратная анкерная колонна спроектирована полностью, ее поперечное сечение можно увидеть ниже на Рисунке 02.

Рисунок 02 - Железобетонная колонна - Расчет / размеры арматуры

Сравнение с RFEM

Альтернативой проектированию квадратной колонны вручную является использование дополнительного модуля RF-CONCRETE Members и выполнение проектирования в соответствии с ACI 318-14 [1].Модуль определит необходимое армирование, чтобы противостоять приложенным нагрузкам на колонну. Кроме того, программа также спроектирует предоставленную арматуру на основе заданных осевых нагрузок на колонну с учетом требований стандарта по расстоянию. Пользователь может внести небольшие изменения в предоставленную схему армирования в таблице результатов.

На основании приложенных нагрузок для этого примера компания RF-CONCRETE Members определила требуемую площадь продольной арматуры, равную 1.92 в 2 и обеспеченная площадь 3,53 в 2 . Длина развертки, рассчитанная в дополнительном модуле, равна 0,81 фута. Расхождение по сравнению с длиной развертки, рассчитанной выше с помощью аналитических уравнений, связано с нелинейными расчетами программы, включая частный коэффициент γ. Коэффициент γ - это отношение предельных и действующих внутренних сил, взятое из RFEM. Длина развертки в RF-CONCRETE Members находится путем умножения обратного значения гаммы на длину, определяемую из 25.4.9.2 [1]. Более подробную информацию об этом нелинейном расчете можно найти в файле справки RF-CONCRETE Members, ссылка на который приведена ниже. Это армирование можно предварительно просмотреть на Рисунке 03.

Рисунок 03 - Стержни RF-CONCRETE - Предусмотренная продольная арматура

Предусмотренная поперечная арматура для стержня внутри RF-CONCRETE Members была рассчитана как (11) стержни № 3 с шагом (ями) 12 дюймов. Предоставленная компоновка поперечной арматуры показана ниже на Рисунке 04.

Рисунок 04 - Стержни RF-CONCRETE - Предусмотренное армирование на сдвиг

Минимальные требования к армированию - бетонные конструкции Еврокод

Рекомендуемый минимальный диаметр продольной арматуры в колоннах - 12 мм. Минимальная площадь продольной арматуры в колоннах определяется по формуле: As, min = 0,10 NEd / fyd> 0,002Ac Exp. (9.12N) Диаметр поперечной арматуры не должен быть меньше 6 мм или четверти максимального диаметра продольных стержней.

As Площадь общей арматуры колонн

A Коэффициент для определения предела гибкости 1 / (1 + 0,2 pf

Ac Площадь поперечного сечения бетона bh

As Площадь общей арматуры колонн

Б

Коэффициент для определения предела гибкости

с

Коэффициент в зависимости от распределения кривизны

10 (для постоянного сечения)

К

Коэффициент для определения предела гибкости

1.7 - п.м.

д

Эффективная глубина

э-2

Эксцентриситет второго порядка

(1 / об) / о / с

ei

Эксцентриситет из-за геометрических дефектов

Es

Модуль упругости арматурной стали

200 ГПа

фкд

Расчетное значение прочности бетона на сжатие

acc fck // c

ФК

Нормативная цилиндрическая прочность бетона

л Высота сжимающего элемента между концевыми ограничителями в свету

/ о

Эффективная длина

к,

Поправочный коэффициент в зависимости от осевой нагрузки

Х

Коэффициент с учетом ползучести

Пн1, Пн2

Моменты первого порядка, включая эффект геометрических несовершенств M02I> | Moi |

м2

Номинальный момент второго порядка

NEd e2

МО

Эквивалентный момент первого порядка

0.6 M02 + 0,4 M01> 0,4 ​​M02

MEd

Предельный расчетный момент

MEqp

Изгибающий момент первого порядка при квазипостоянной нагрузке

Относительная осевая сила

NEd / (Af)

набал

Значение n в максимальный момент сопротивления

0.4

ню

Коэффициент для учета армирования в колонне

1 + рн

NEd

Предельная осевая нагрузка

п.м.

Передаточное число

M01 / M02

х

Глубина до нейтральной оси

(д - я) / 0.4

z

Рычаг

согласно

Коэффициент, учитывающий долгосрочное влияние на прочность на сжатие и неблагоприятные эффекты, возникающие в результате приложения нагрузки

0,85 для изгибных и осевых нагрузок. fi

Степень использования при пожаре

NEd, fi / NRd

Hef

Эффективная ползучесть

p (

H (

Конечный коэффициент ползучести по Cl 3.1,4

Вт

Коэффициент механического усиления

As fyd / (Ac fcd)

IxI

Абсолютное значение x

Макс. {x, y + z} Максимум значений x или y + z

Прочтите здесь: Особые требования к стенам

Была ли эта статья полезной?

Минимальные требования к стальной арматуре в бетоне и прозрачном покрытии

Минимальное количество стальной арматуры определяется как такое, для которого « пиковая нагрузка при первом растрескивании бетона » и « предельная нагрузка после деформации стали » равны.Таким образом можно избежать любого хрупкого поведения, а также любого локального разрушения, если элемент не чрезмерно усилен.

Другими словами, существует процентный диапазон армирования, зависящий от шкалы размеров, в пределах которого может применяться анализ предела пластичности с его статическими и кинематическими теоремами. Минимальная площадь арматуры требуется для контроля растрескивания, которое возникает в бетоне из-за температуры, усадки и ползучести. Это позволяет равномерно распределить трещины и, следовательно, минимизировать ширину отдельных трещин.

Следующие критерии были использованы для определения площади поперечного сечения при температуре или минимальном армировании, требуемом в гидротехнических сооружениях. Указанные проценты основаны на общей площади поперечного сечения армируемого бетона. Если толщина секции превышает пятнадцать (15) дюймов (380 мм), для определения температуры или минимального армирования следует использовать толщину пятнадцати (15) дюймов (380 мм).

Минимальный коэффициент необходимого армирования составляет;

ДЛЯ ПЛИТ:

f мин = 0.002 (для f y = 40 000 фунтов на кв. Дюйм)

S мин = 0,0018 (для f y = 60 000 фунтов на кв. Дюйм)

ДЛЯ СТЕН:

Для вертикальной стали

f мин = 0,0015

Для горизонтальной стали

f мин = 0,0025

Температурное усиление не должно быть меньше ½ дюйма на расстоянии 9 дюймов от центра до центра. Все бетонные успокоительные бассейны, гласис и полы, а также все бетонные конструкции перрона (с толщиной плиты> 15 дюймов) должны быть усилены на открытой (верхней) поверхности с помощью стержней диаметром ¾ дюйма в двенадцати (12) дюймах от центра к центру, в обе стороны, размещенных по три (3) дюйма от бетонной поверхности, если не предусмотрено иное.

Номинальное армирование бетонных блоков желоба, перегородок и порогов для успокоительных бассейнов, перфораций и других частей конструкций должно состоять из стержней диаметром ¾ дюйма, расположенных между центрами двенадцать (12) дюймов.

Температурная и усадочная арматура должна быть равномерно распределена вдоль поверхностей элементов конструкции для предотвращения растрескивания из-за температурных изменений, ползучести и усадки.

В зависимости от толщины конструктивного элемента предпочтительно, чтобы расстояние между центрами первичной и вторичной арматуры было равно или меньше 300 мм; однако ни в коем случае он не должен превышать 450 мм.Минимальное расстояние в свету между стержнями не должно быть меньше 1,4 диаметра стержня или 1,4 номинального максимального размера крупного заполнителя, в зависимости от того, что больше. Это требование также распространяется на расстояние в свету между контактным стыком внахлест и соседними стыками и стержнями.

Требования к прозрачной крышке

Минимальная толщина бетонного покрытия над арматурой была определена с учетом достаточной огнестойкости и долговечности.Покрытие для арматуры, отвечающее указанному периоду огнестойкости, имеет следующую информацию:

Пожар

Сопротивление

(часы)

Балки

плиты

столбца

Простая поддержка

непрерывный

Простая поддержка

непрерывный

0.5

20

20

20

20

20

1,0

20

20

20

20

20

1.5

20

20

25

20

20

2,0

40

30

35

25

25

3.0

60

40

45

35

25

4,0

70

50

55

45

25

Крышка более 40 мм (1.57 дюймов) могут потребоваться дополнительные меры для снижения риска растрескивания.

Покрытие от скола

Элемент бетона

Минимум

Бетонное покрытие

(дюйм)

(мм)

Лицо в контакте с землей

3

75

Сообщите нам в комментариях, что вы думаете о концепциях в этой статье!

Минимальный размер колонны RCC согласно IS 456

Минимальный размер колонны RCC согласно IS 456 . Привет, ребята, в этой статье я расскажу о минимальных стандартах, которым можно следовать при проектировании структурных компонентов RCC конструкции, таких как колонны, балки, плита и фундамент.Мы также обсудим минимальные стандарты безопасности для арматурных стержней, которые будут использоваться для проектирования вышеупомянутых структурных компонентов.

Минимальный размер колонны RCC согласно IS 456

Железобетонная колонна - это конструктивный элемент, предназначенный для восприятия сжимающих нагрузок, состоящий из бетона со встроенной стальной рамой для обеспечения армирования. В целях проектирования столбцы разделены на две категории: короткие столбцы и узкие столбцы.

◆ Вы можете подписаться на меня на Facebook и подписаться на наш канал Youtube

Вам также следует посетить: -

1) что такое бетон, его виды и свойства

2) Расчет количества бетона для лестницы и его формула

Минимальный размер колонны RCC: - Для строительства RCC рекомендуется использовать бетон марки M20, так как это минимальная рекомендуемая марка бетона IS 456: 2000.Не экономьте на качестве бетона. Минимальный размер колонны RCC составляет 9 ″ x 9 ″, содержит стальную арматуру из 4 стержней по 12 мм с хомутами из 8-миллиметровых стальных колец на расстоянии 150 мм от центра к центру.

Стандарты для колонны RCC согласно IS 456: 2000 следующие: -

1) Процент стали должен составлять минимум 0,8% от общей площади сечения и максимум 6% от общей площади, но максимальная площадь может быть ограничена до 4% от общей площади, чтобы избежать образования арматуры во время бетонирования. .

2) Минимальное количество столбцов для прямоугольного столбца - 4, а минимальное количество столбцов для круглого столбца - 6.

3) Минимальный диаметр продольной арматуры 12 мм.

4) Минимальный диаметр боковой арматуры меньше 6 мм или одной четвертой диаметра основных стержней арматуры.

5) Минимальная прозрачная крышка должна быть 40 мм.

6) Минимальный размер колонны RCC согласно IS 456: 2000 составляет 9 ″ x 9 ″, содержит стальную арматуру из 4 стержней по 12 мм с хомутами из стальных колец 8 мм на расстоянии 150 мм от центра к центру.

Минимальный размер поперечного сечения колонны: 9 дюймов x 9 дюймов (225 мм x 225 мм). Но чтобы избежать проблем с гибкостью, я рекомендую прямоугольную колонну размером 9 ″ x 12 ″ (225 мм x 300 мм), что является более безопасным.

Я всегда рекомендую использовать для строительства бетон марки M20, так как это минимальная рекомендуемая марка бетона IS 456: 2000. Не экономьте на качестве бетона. Минимальный размер стали в колонне 9 ″ x 9 ″ составляет 4 стержня диаметром 12 мм с хомутами из стальных колец 8 мм на расстоянии 150 мм от центра к центру.В столбец 9 ″ x 12 ″ я добавляю еще два стержня, чтобы получить в сумме 6 стержней диаметром 12 мм. Такой дизайн может быть безопасным для этажей до G + 1. Но есть много других факторов.

CRSI: Экономика строительства

Достижение общей экономии в железобетонном проекте может быть достигнуто путем учета затрат, связанных с опалубкой, бетоном и арматурной сталью, которые являются тремя основными составляющими затрат в любом проекте. Хотя следующие экономические руководящие принципы эффективны, они не претендуют на полноту; другие возможности экономии могут быть доступны в зависимости от проекта.


Затраты на опалубку в среднем составляют примерно 50 процентов от стоимости готового проекта. По этой причине важно учитывать следующие рекомендации в начале любого проекта.

Выберите одну систему каркаса и используйте ее по всей конструкции везде, где это возможно. Было показано, что использование одной и той же системы каркаса настолько часто, насколько это практически возможно для всей конструкции, приводит к значительной экономии затрат. Формы используются многократно, и бригаде легче устанавливать формы, что снижает затраты на рабочую силу.

Используйте стандартные фасонные формы. Формование прямолинейных элементов является наиболее экономичным. По возможности избегайте форм, которые должны быть изготовлены поставщиком форм или настроены плотниками на месте.

По возможности используйте модульную опалубку. Модульная опалубка может использоваться в специальных приложениях, например, в шахтах скользящей формы для лифтов и лестниц, а также в криволинейных наружных стенах. Стоимость использования этого типа опалубки обычно может быть оправдана, если ее можно многократно использовать в проекте.

Используйте системы каркаса пола минимальной глубины с постоянной высотой нижней поверхности системы. Обеспечение минимальной глубины на основе предписанных кодексом требований к удобству эксплуатации приведет к минимальной высоте от пола до этажа и, таким образом, к общему уменьшению высоты здания. Уменьшение общей высоты приводит к снижению затрат, связанных практически со всеми вертикальными трассами в здании (фасад; лифты; лестницы; внутренние перегородки; а также водопроводные, электрические и механические трубопроводы и воздуховоды).Нижняя сторона железобетонного пола или крыши должна быть ровной для максимальной экономии.

Ориентируйте односторонние элементы конструкции так, чтобы они простирались в одном направлении по всей конструкции. Конструкции с односторонними элементами, ориентированными в одном направлении по всей конструкции, как правило, строятся более эффективно, чем конструкции, в которых используется несколько направлений обрамления. Эта эффективность объясняется меньшим количеством путаницы и меньшим количеством ошибок, сделанных в полевых условиях, благодаря общей регулярности структуры.

Расположите столбцы в правильном порядке. Колонны должны быть расположены равномерно по всему этажу конструкции, если это возможно, потому что это помогает добиться единообразия в расположении опалубки и армирования всех элементов конструкции. Установка опалубки является повторяющейся и эффективной, и ее можно легко использовать повторно; эта эффективность распространяется на все аспекты, связанные с арматурными стержнями.

Используйте столбец постоянного размера. В малоэтажных зданиях следует использовать колонны одного и того же размера по всей высоте здания, как и бетон с одинаковой прочностью на сжатие. Количество арматурных стержней может меняться по высоте по мере необходимости. В более высоких конструкциях размер колонны может изменяться по высоте вместе с прочностью бетона на сжатие. Количество изменений обычно зависит от высоты здания, но должно быть сведено к минимальному практическому количеству.

Укажите время, когда формы могут быть удалены для самонесущих элементов, и прочность, когда формы могут быть удалены для других элементов. Опалубки для колонн и стен можно снимать в зависимости от времени, прошедшего после укладки бетона (например, 12 часов). Для балок и плит формы могут быть сняты после достижения определенного процента прочности бетона на сжатие (например, 75% от указанной 28-дневной прочности на сжатие). Соответствующие спецификации снятия изоляции минимизируют необходимое количество опалубки и приведут к снижению затрат на опалубку.

Использовать бетон высокой ранней прочности. Использование бетона с высокой ранней прочностью позволяет снимать опалубку раньше, чем обычный бетон.Более быстрое время цикла может позволить сократить общее время строительства, что приводит к значительной общей экономии затрат.

Используйте заранее определенные строительные швы. Местоположение строительных швов должно быть прерогативой подрядчика с участием инженера-регистратора, где это необходимо. Правильно расположенные строительные швы позволят подрядчику эффективно планировать укладку бетона.


Сталь арматурная

Затраты на монтаж стальной арматуры составляют примерно 20% от стоимости готовой конструкции.Следующие ниже рекомендации представляют собой проверенные временем способы достижения экономии при арматуре.

Используйте арматурные стержни класса 60. ASTM A615 Grade 60 стержни являются наиболее широко используемыми и зарегистрированными арматурными стержнями и используются во многих областях. Преимущества использования арматурных стержней с пределом текучести более 60000 фунтов на квадратный дюйм обычно реализуются в высотных зданиях, где высокопрочные стержни используются в колоннах, в основном на нижних уровнях.

Используйте стержень максимального размера. Затраты на размещение и изготовление сводятся к минимуму за счет использования стержней самых больших практических размеров, которые удовлетворяют требованиям как прочности, так и удобства обслуживания.

По возможности используйте прямые стержни. Изготовление и установка прямых стержней быстрее и проще, чем гнутых стержней.

Используйте стандартные типы гибки стержней ACI. Укажите стандартные формы стержней и изгибы. Нестандартные изгибы нарушают распорядок работы магазина и требуют больших затрат на изготовление.

Используйте стержни в одной плоскости. По возможности, арматурные стержни должны иметь изгибы, расположенные в одной геометрической плоскости. Стержни с изгибами в двух-трех плоскостях сложно и дорого изготовить.

Используйте стержни повторяющихся размеров и длины. Стандартная длина арматурных стержней составляет 60 футов. Для снижения затрат на изготовление и размещение следует использовать стержни максимальной длины из имеющихся. Количество размеров стержней, указанных в конкретном проекте, должно быть минимизировано; это уменьшает количество форматов, которые необходимо обрабатывать в магазине и размещать в поле.

Используйте стержни стандартной длины. В случае стен и плит неправильной формы обычно более экономически выгодно использовать стержни стандартной длины, которые разрезаются и сращиваются в полевых условиях, вместо использования отдельных стержней, изготовленных до необходимой длины. Дополнительные затраты, связанные с дополнительным материалом, используемым из-за переменной длины нахлеста, обычно незначительны и более чем компенсируются экономией из-за сокращения трудозатрат, которые в противном случае потребовались бы для резки и сортировки отдельных стержней.

Используйте соответствующий стык для данной ситуации. По возможности, стержни должны стыковаться внахлест, и для данного размера стержней должна быть указана постоянная длина стыка внахлест. Если возникает перегрузка, используйте механические соединения.

Обеспечьте зазор между стержнями от 4 до 6 дюймов. Бетон с осадкой толщиной 4 дюйма с заполнителем ¾ дюйма не будет легко проходить через 2-дюймовое пространство между стержнями. Вибрационные головки, которые обычно имеют ширину от 2 до 3 дюймов, могут не помещаться между стержнями или могут запутаться в стержнях, если расстояние между стержнями слишком мало.

Нарисуйте детали в масштабе, чтобы арматурные стержни поместились внутри сечения. Масштабные чертежи, на которых показана вся арматура, необходимы, особенно в узких балках, перекрытиях с несколькими проемами, соединениях плита-колонна и балка-колонна, а также колоннах с продольной арматурой более 2%. При рисовании масштабированных деталей важно учитывать общие размеры арматурных стержней, а также размеры крюков и радиусы изгиба.


Затраты на строительство, связанные с бетоном, составляют около 30 процентов.Конкретные затраты можно снизить, если учесть следующие рекомендации.

Используйте бетон средней прочности для напольных и кровельных систем. Бетон с прочностью на сжатие от 4 000 до 5 000 фунтов на квадратный дюйм обычно достаточен для традиционных армированных систем перекрытий и крыш. В малоэтажных зданиях, как правило, достаточно использовать бетон для колонн. Использование более прочного бетона в колоннах нижних этажей высотных зданий помогает уменьшить общий размер колонн, тем самым увеличивая полезное пространство.

Размер крупного заполнителя не должен превышать ¾ дюйма. Минимальные требования к свободному расстоянию между стержнями включают 4/3 максимального размера заполнителя. Ограничение размера крупного заполнителя до дюйма помогает гарантировать, что бетон может легко течь между арматурными стержнями.


Экономичные системы перекрытий из железобетона, рассчитанные на пролет и динамическую нагрузку

Доступны многочисленные типы монолитных железобетонных систем перекрытий, которые можно использовать для удовлетворения практически любых требований к пролету и нагрузке.В малоэтажных зданиях система перекрытий составляет большую часть стоимости несущего каркаса на месте. Стоимость колонн и стен, а также стоимость системы сопротивления поперечной силе растут линейно и экспоненциально с высотой здания, соответственно, но стоимость, связанная с системой пола, по-прежнему важна.

Приведенную ниже таблицу можно использовать в качестве предварительного руководства при выборе экономичной системы полов. Размер и географическое расположение проекта, наличие квалифицированной рабочей силы и требования местных строительных норм - вот лишь некоторые из факторов, которые могут существенно повлиять на общую стоимость.Каждый проект уникален, и системы перекрытий из железобетона, отличные от рекомендованных в таблице, могут быть более рентабельными.

Ширина Живая нагрузка (фунт / кв. Дюйм) Система полов
Плоская пластина Плоская плита Балка широкая Двусторонняя балка Плоская плита с пустотами
До 20 футов 40, 65, 100 Х н / д н / д н / д н / д
21-25 футов 40 Х н / д н / д н / д н / д
65 Х Х н / д н / д н / д
100 н / д Х Х н / д н / д
26-30 футов 40, 65, 100 н / д Х Х н / д н / д
31-40 футов 40, 65, 100 н / д н / д Х Х Х
41-50 футов 40, 65, 100 н / д н / д н / д Х Х

Оценка минимальной крутильной арматуры железобетонных и железобетонных элементов, армированных стальным волокном

Текущий кодекс определяет минимальный коэффициент крутильного армирования для предотвращения возможного хрупкого разрушения после крутильного растрескивания в бетонных элементах.Однако, поскольку существует множество исследований, в которых даже бетонные элементы с минимальным усилением при кручении не могут обеспечить достаточную запасенную прочность после растрескивания при кручении, необходимо проводить постоянные исследования. Соответственно, в предыдущих исследованиях авторов, минимальный коэффициент усиления при кручении был предложен на основе концепции резервной прочности и был распространен на элементы из бетона, армированного стальной фиброй, чтобы предложить минимальный коэффициент фибры в качестве минимального коэффициента усиления при кручении.В настоящем исследовании испытание на чистое скручивание было проведено на железобетонных и стальных фибробетонных элементах после краткого введения по вышеизложенному, и предложенная модель была проверена на основе результатов испытаний. Результаты испытаний шести образцов на кручение были сопоставлены с результатами предлагаемой модели, и было обнаружено, что предлагаемая модель обеспечивает разумную оценку режима разрушения образца при кручении в соответствии с запасом прочности.

1. Введение

С развитием строительных материалов и бетонного строительства бетонные элементы становятся все более неправильными и тонкими.В связи с этим возрастает значение торсионного расчета, хотя оно не считалось важным при проектировании бетонных конструкций [1, 2]. Как и в случае расчета бетонных элементов на изгиб и сдвиг, минимальное усиление при кручении должно определяться расчетом на кручение, чтобы предотвратить хрупкое разрушение элементов после возникновения крутильных трещин. Однако, исходя из минимального коэффициента усиления при кручении, представленного в действующих стандартах на конструкцию [3–6], запас прочности элементов, подвергающихся кручению, часто оценивается как небезопасный [7].Кроме того, текущие строительные стандарты не учитывают взаимосвязь между поперечной и продольной арматурой или в большинстве случаев не предлагают минимальную продольную арматуру на кручение.

В предыдущем исследовании [8] авторы предложили минимальный коэффициент усиления при кручении для обеспечения достаточной резервной прочности, превышающей прочность на растрескивание при кручении (), путем введения коэффициента запаса прочности (). В предлагаемом методе учитывались как продольные, так и поперечные отношения армирования.Кроме того, авторы предложили минимальные требования к армированию на кручение не только для элементов из железобетона (RC), но и для элементов из стального фибробетона (SFRC) с использованием минимального коэффициента волокна () и предложили комплексный подход как для элементов RC, так и для элементов SFRC. . В настоящем исследовании был кратко представлен предлагаемый минимальный коэффициент усиления на кручение RC и SFRC членов, и предложенная модель была проверена путем экспериментальных исследований в общей сложности на шести образцах на кручение.

2. Минимальное усиление кручения
2.1. Железобетонные элементы (RC)

В предыдущем исследовании [8] минимальное количество крутильной арматуры было получено с помощью концепции резервной прочности, в которой предел прочности на скручивание () должен быть больше определенной прочности, связанной с прочностью на растрескивание () . Прочность на растрескивание при кручении () железобетонного элемента была обеспечена на основе имеющихся экспериментальных результатов [9, 10]. Кроме того, для определения прочности на скручивание () использовался код ACI318 [3].Прочность на скручивание может быть выражена либо с поперечной, либо с продольной арматурой из условия равновесия сил в модели пространственной фермы [8], и с соотношением между и, было получено минимальное количество крутильной арматуры в поперечном и продольном направлениях. Если количество армирования выражается коэффициентом армирования и отношения в двух направлениях (и) складываются вместе, общий минимальный коэффициент усиления при кручении () получается следующим образом: где - прочность бетона на сжатие (МПа), - это площадь, ограниченная по внешнему периметру в бетонной секции, - площадь поперечного сечения, закрытая сдвиговым потоком, - это периметр центральной линии самого внешнего замкнутого поперечного хомута, - это длина внешнего периметра бетонной секции, - предел текучести поперечной арматуры кручения, - предел текучести продольной арматуры на кручение.Коэффициент зарезервированной прочности () был определен для обеспечения зарезервированной прочности более 35% на основе результатов существующих экспериментов [8]. Кроме того, в уравнении (1) может быть вычислено по [11], которое ограничено [8]. Если одно из требований к продольной или поперечной арматуре определено в проекте, минимальные требования к арматуре при кручении в другом направлении можно определить с помощью уравнения (1) и.

2.2. Бетонные элементы, армированные стальным волокном

В последние годы активно проводились исследования по включению стальных волокон для замены сложных деталей армирования железобетонных элементов или минимальных требований к армированию [1, 7, 12–20].В предыдущем исследовании авторов [8] уравнение (1) было расширено, чтобы предложить минимальное количество крутильной арматуры, которое подходит для элементов SFRC, для которых введен минимальный коэффициент волокна ().

Согласно теории тонкостенных труб [21], поскольку стальные волокна вблизи центра поперечного сечения элемента SFRC вносят небольшой вклад в сопротивление крутящему моменту, стальные волокна только в пределах эффективной толщины () считались эффективными. сопротивляться крутящему моменту [22].Используя эффективную толщину, была также получена эффективная объемная доля стальных волокон [8], а стальные волокна, сопротивляющиеся скручиванию в пределах эффективной толщины, просто предполагалось, что они равномерно распределены в поперечном и продольном направлениях. Их можно рассматривать как эквивалентные коэффициенты армирования стальных волокон, которые сопротивляются в поперечном и продольном направлениях, то есть и.

Поскольку стальные волокна обладают очень высокой прочностью на разрыв, максимальное напряжение определяется напряжением связи между волокном и бетоном [19].Таким образом, максимальное напряжение стальной фибры () было рассчитано по прочности связи между стальной фиброй и окружающим бетоном следующим образом [8]: где - предел прочности сцепления, равный [23], - предел прочности бетона на растяжение. [24], - объемная доля волокна. Кроме того, представляет собой фактор волокна с учетом геометрии и объемной доли стальных волокон и может быть рассчитан как, где и - длина и диаметр волокна, соответственно, и - коэффициент сцепления в зависимости от типа стального волокна [25 ].

Предыдущее исследование [8] показало, что в случае элементов SFRC с арматурными стержнями сумма крутильного арматурного стержня и стальной фибры должна соответствовать минимальному коэффициенту крутильного армирования, представленному в уравнении (1). Другими словами, если эквивалентный коэффициент армирования, основанный на сумме коэффициентов армирования для арматурных стержней () и коэффициента армирования стальной фиброй (), больше, чем уравнение (1), можно обеспечить достаточную зарезервированную прочность против крутильной нагрузки.Таким образом, соотношение `` и уравнения (1) выражается следующим уравнением:

Следовательно, в форме требуемого минимального коэффициента волокна, получается следующим образом:

В случае, если уравнение (4) дает отрицательное значение , значит, стальной фибры для обеспечения сохраненной прочности нет необходимости. Кроме того, для элементов SFRC без арматурных стержней минимальный коэффициент волокна () можно рассчитать, подставив уравнение (1) и заменив пределы текучести (и) на максимальные напряжения стальных волокон () уравнения (2). .

3. Экспериментальная программа
3.1. Подробная информация об испытательных образцах

В настоящем исследовании испытание на чистое скручивание было проведено в общей сложности на шести испытательных образцах, как показано в таблице 1, и предложенных уравнениях для расчета минимальных требований к скручиванию (т. Е. Уравнения (1) и (4)) были проверены по результатам испытаний. Основные параметры испытательных образцов включают прочность бетона на сжатие (), коэффициент продольного армирования (), коэффициент поперечного армирования () и включение стальных волокон.Как показано на Рисунке 1, длина каждого образца составляла 3000 мм, ширина и высота поперечного сечения составляли 350 мм и 500 мм соответственно, а чистая толщина покрытия составляла 20 мм. Кроме того, измерительная секция, в которой произошло разрушение при кручении, является центром элемента, а хомуты были плотно размещены в других секциях для предотвращения разрушения. Как показано в Таблице 1, в испытательных образцах использовались стальные стержни D13, D16 и D19, а средний предел текучести каждой арматуры составлял 489,8 МПа, 467.5 МПа и 500,4 МПа соответственно. Кроме того, коэффициенты поперечного армирования образцов () варьировались от 0,34% до 0,91%, коэффициенты продольного армирования () от 0,43% до 0,98%, а общие коэффициенты армирования () от 0,77% до 1,89%. Кроме того, соотношение всех образцов было разработано, чтобы быть менее 1,0, учитывая детали арматурных стержней, размещенных в типовых конструкциях.

9049

6-D13 %)

6-D13 (0,4


Обозначения образцов Продольная арматура Поперечная арматура Арматура из стальной фибры
Стальные стержни () Форма волокна

MT30-0.77 29,3 6-D13 (0,43%) 489,8 D10 (0,34%) 467,5 180 Без волокон
MT30-1,32 29,3 6-D19 (0,9 %) 500,4 D10 (0,34%) 467,5 180 Без волокон
MT40-1,32 40,3 6-D19 (0,98%) 500,4 D10 (0,34% ) 467,5 180 Без волокон
MT40-1.89 40,3 6-D19 (0,98%) 489,8 D13 (0,91%) 489,8 120 Без волокон
MTF25-0,77 24,0 489,8 D10 (0,34%) 467,5 180 2,0 30 0,5 С крючком
MTF25-N 24,0 489,8 Без поперечной стали 2.0 30 0,5 С крючком

Из шести испытательных образцов стальные волокна смешивались в образцах MTF25-0.77 и MTF25-N. Образец MTF25-0.77 имеет те же детали поперечного сечения, что и образец MT30-0.77, который является RC-элементом. Образец MTF25-N представляет собой элемент, в котором размещается только продольная арматура без поперечной арматуры. Объемная доля стальной фибры () образца SFRC составляла 2.0%, а в испытательном образце использовалась стальная фибра в форме крючка диаметром () 0,5 мм, длиной () 30 мм и пределом прочности на разрыв 1200 МПа.

Таблица 2 показывает пропорцию смеси бетона в испытательных образцах. Использовался портландцемент типа I и крупные заполнители с максимальным размером 25 мм. Прочность бетона на сжатие () серий MT30, MT40 и MTF25 составила 29,3, 40,3 и 24,0 МПа соответственно. Образцы серии MTF25 изначально были разработаны с той же пропорцией смеси, что и образцы серии MT30.Однако было подсчитано, что их прочность на сжатие была несколько ниже из-за явления комкования волокон во время укладки бетона [26].

цемент S / a: процентное содержание песка в общем заполнителе по массе; W : вода; C : цемент; S : песок; G : крупный заполнитель; AE: воздухововлекающий агент; SF: стальная фибра.


Серия образцов Вес на м 3
W C 9049 9049 9049 AE SF

Серия MT30 47 42 158.78 339,72 754,20 1042,24 0,15 -
Серия MT40 40 42 158,78 395,10 712,11 9050 Серия MTF25 47 42 158,78 339,72 754,20 1042,24 0,15 157,2

3.2. Испытательная установка и измерения

На рисунке 2 показаны подробные сведения об измерениях крутильных нагрузок и смещений. Как показано на рисунках 2 (а) и 2 (с), рама была закреплена в точке на расстоянии 300 мм от правого конца образца для испытаний. Как показано на рисунках 2 (a) и 2 (b), в точке на расстоянии 300 мм от левого конца был установлен торсионный рычаг длиной 600 мм для создания крутящего момента (). Более того, как показано на Рисунке 2 (c), ролики были установлены в верхней и нижней частях на правом конце для снятия продольных ограничителей, в то время как дуговая опора была размещена в нижней части левого конца испытательного образца так, чтобы крутильное вращение может произойти, как показано на рисунке 2 (b).Нагрузка была приложена с использованием привода с усилием 500 кН при управлении перемещением, и испытания проводились до тех пор, пока нагрузка не снизилась до менее чем 80% от максимальной прочности.

Как показано на рисунке 1, девять тензодатчиков были установлены в продольной арматуре. Во всех образцах, за исключением образца MTF25-N, в общей сложности 12 датчиков деформации были прикреплены к поперечной арматуре, шесть на стороне и шесть в нижней части поперечной арматуры. Кроме того, как показано на Рисунке 2 (d), два LVDT были установлены на передней и задней сторонах испытательного образца, соответственно, на расстоянии 800 мм слева и справа от центра испытательного образца.

4. Результаты тестирования и обсуждение
4.1. Поведение образцов при кручении

На рисунке 3 показаны характер трещин и виды разрушения образцов. Все образцы претерпели разрушение на кручение в пределах запланированных участков испытаний. Кроме того, поскольку образцы для испытаний имеют относительно небольшое количество арматуры на кручение, продольная и поперечная арматура при кручении уступает место после возникновения трещин, как показано на рисунках 4–6. Образец MT30-0,77 с наименьшим количеством армирования на кручение показал снижение нагрузки сразу после растрескивания при кручении, как показано на рисунке 4.Образец MT30-1.32 с продольной арматурой более чем в два раза больше, чем образец MT30-0.77, показал критический угол трещин при кручении примерно 45 ° при окончательном разрушении, и возникло больше трещин по сравнению с образцом MT30-0,77. Однако, в то время как образец MT30-1.32 показал типичное разрушение при кручении, элемент претерпел преждевременное разрушение, поскольку нагрузка была быстро приложена из-за неисправности привода в точке растрескивания при кручении, как показано на рисунке 4.




Как показано на Рисунке 5, MT40-1.32 образца показали снижение нагрузки, поскольку критическая трещина при кручении быстро распространялась после прочности на растрескивание при кручении. В конечном итоге он не смог обеспечить сохраненную прочность и показал поведение, подобное образцу MT30-0.77. Это связано с тем, что количество крутильной арматуры, помещенной в образец, было недостаточным для обеспечения сохраненной прочности, и, следовательно, бетонные стойки вышли из строя, как показано на рисунке 3 (c). В случае образца MT40-1,89 с наибольшим количеством скручивающей арматуры в испытательном участке возникли множественные скручивающие трещины, как показано на рисунке 3 (d).Одна критическая трещина постепенно распространялась с увеличением нагрузки и вызвала разрушение элемента. Кроме того, как показано на Рисунке 5, образец MT40-1.89 показал самую высокую запасенную прочность среди всех образцов и показал очень пластичное поведение вплоть до предела прочности даже после растрескивания при кручении.

Образцы серии MTF представляют собой элементы, в которые встроена стальная фибра. Образец MTF25-0.77 имеет те же детали усиления, что и образец MT30-0.77. Как показано на Рисунке 3 (e), MTF25-0.77 образец показал более плотное и плотное распределение трещин по сравнению с МТ30-0,77. Более того, было замечено, что раскрытие трещин хорошо контролировалось за счет эффекта перекрытия волокон даже после возникновения критических трещин. Однако повреждение было сконцентрировано на верхней поверхности бетона вблизи разрушения, как показано на правой стороне рисунка 3 (е), и, соответственно, значительного улучшения прочности не произошло по сравнению с образцом MT30-0,77, поскольку показано на рисунке 6.Этот результат, по-видимому, связан с феноменом комкования волокна в образце MTF25-0,77, что было подтверждено сравнением фракций, собранных из верхней части образца MTF25-0,77, показанного на рисунке 7 (а), и фракций образца MTF25-N. показано на рисунке 7 (б). Ожидается, что, если бы элементы были хорошо изготовлены, чтобы волокна могли быть равномерно распределены, дальнейшая сохраненная прочность могла бы быть обеспечена после растрескивания при кручении даже в образце MTF25-0,77. Между тем, поперечной арматуры не было; однако в образце MTF25-N были включены продольная арматура и 2% стальных волокон.Как показано на рисунке 6, образец MTF-25N показал быстрое снижение нагрузки после крутильного растрескивания и достиг разрушения, поскольку ширина критической крутильной трещины была значительно увеличена, как показано на рисунке 3 (f). Следовательно, он не смог обеспечить запас прочности на скручивание.

4.2. Оценка зарезервированной прочности образцов для испытаний

В таблице 3 обобщены результаты испытаний на кручение, проведенных в этом исследовании. Прочность на растрескивание при кручении серии MT40 при прочности на сжатие 40.На 3 МПа были больше, чем у серии МТ30 с прочностью на сжатие 29,3 МПа. Образец MT40-1.89 с наибольшим количеством скручивающей арматуры показал самую высокую прочность на скручивание 98,4 кН · м, тогда как образец MTF25-N без поперечной арматуры показал самую низкую прочность на скручивание 54,0 кН · м.

51 51 9049 9049

Обозначения образцов При растрескивании При пределе При текучести стали Коэффициент сохраненной прочности Показатель пластичности
7 Поперечный

MT30-0.77 0,0060 55,00 0,0060 55,00 0,0324 48,83 0,0116 48,49 1.00 1.00
MT30-1.32
MT30-1.32 0,0307 57,04 0,0307 57,04 1,11 6,46
MT40-1,32 0,0063 58,29 0.0063 58.29 0,0187 52,51 0,0295 51,14 1,00 1,00
MT40-1,89 0,0063 60.97 0,0282 60,97 0,0282 89,23 1,61 4,48
MTF25-0,77 0,0080 54,00 0,0111 54,15 0,0367 49.39 0,0198 53,04 1,00 1,39
MTF25-N 0,0075 53,97 0,0075 53,97 - - 0,0164 9000

Образец MT30-0,77 не смог показать запас прочности после прочности на растрескивание при кручении из-за низкого коэффициента усиления.Напротив, образец MT30-1.32 с большей продольной арматурой показал увеличение прочности после растрескивания; однако увеличение было незначительным (т. е.). Даже образец MT40-1.32 с теми же деталями поперечного сечения, что и образец MT30-1.32, не смог продемонстрировать зарезервированной прочности. Это говорит о том, что, поскольку прочность на растрескивание при кручении высока в элементе с относительно высокой прочностью бетона на сжатие, требуется большее количество арматуры на скручивание для обеспечения сохраненной прочности.Образец MT40-1.89 с увеличенным на 167% поперечным армированием по сравнению с образцом MT40-1.32 продемонстрировал достаточную запасенную прочность после растрескивания при кручении, как показано на рисунке 5. Коэффициент запаса прочности () был оценен как 1,61, что больше целевого значения. коэффициент запаса прочности 1,35, предложенный в предыдущем исследовании [8]. Напротив, образцы серии МОГ (МОГ25-0.77 и МОГ25-Н), которые являются членами SFRC, не показали зарезервированной силы. Это связано с тем, что отношение объемной доли стальной фибры () равно 2.17% и 8,45% требуются для удовлетворения минимального коэффициента волокна (), представленного в уравнении (4), как показано в таблице 4, тогда как для этих образцов было 2%.

Стальная фибра, использованная в конструкции 9050 MTF25-0,77

Названия образцов Общее усиление кручения, (%) (%) Эффективная объемная доля, Требуемый минимальный фактор волокна, Расчетный минимальный коэффициент волокна ,
(%) (мм) (мм)

MT30-0.77 0,774 0,27 0,38 1,85 1,85 3,08 30 0,5 1,0
MT30-1,32 1,322 -0,15 0,00 0,00 30 0,5 1,0
MT40-1,32 1,322 0,05 0,38 0,31 0,31 0.51 30 0,5 1,0
MT40-1,89 1,887 -0,71 0,38 -4,35 0,00 0,00 30 0,5 0,774 0,17 0,38 1,30 1,30 2,17 30 0,5 1,0
MTF25-N 0,434 0.66 0,38 5,07 5,07 8,45 30 0,5 1,0

В таблице 3 показано отношение угла скручивания к длине при максимальном кручении () к прочности на растрескивание при кручении () в качестве индекса пластичности. Образец MT30-1.32 показал самый высокий индекс пластичности 6,46, несмотря на низкий коэффициент запаса прочности. Кроме того, индекс пластичности MT40-1.89 образцов с наивысшей сохраненной прочностью составил 4,48, что свидетельствует о значительно более высоком индексе пластичности по сравнению с другими образцами, за исключением образца MT30-1.32. Между тем, образец MTF25-0,77 не смог обеспечить запас прочности, но показал индекс пластичности 1,39. Другими словами, можно подтвердить, что деформационная способность (то есть пластичность) крутильного элемента существенно не коррелирует с запасом прочности (). Поскольку торсионный элемент должен быть по крайней мере спроектирован таким образом, чтобы иметь достаточную сопротивляемость элемента нагрузкам, наиболее важным при проектировании элемента является соблюдение расчетной прочности.Следующим фактором будет деформационная способность. Следовательно, как описано выше, обеспечение деформационной способности (то есть пластичности) крутильных элементов не может гарантировать, что может быть обеспечена прочность элемента. Таким образом, для безопасного расчета крутильных элементов разумно указать минимальный коэффициент усиления на кручение на основе запаса прочности, а не способности к деформации.

На рисунках 8 (a) и 8 (b) показано минимальное значение коэффициента усиления при кручении () по отношению к и, соответственно.Поскольку минимальный коэффициент усиления при кручении, указанный в коде ACI318 [3], не учитывает коэффициент, он показан только на рисунке 8 (b), а не на рисунке 8 (a). Кроме того, коэффициенты усиления в шести испытательных образцах показаны на графиках на Рисунке 8. Образцы, которые не смогли обеспечить зарезервированные прочности (т. Е.) По результатам испытаний, были обозначены треугольниками (), а образцы, обеспечивающие достаточную зарезервированную прочность. (т.е.) кружками (○). Как показано на Рисунке 8 и в Таблице 3, только MT40-1.89 образцов обеспечили запас прочности более 35%. Видно, что режимы отказов, предсказанные предложенной моделью, согласуются с результатами испытаний, за исключением образца MT30-1.32. Однако следует отметить, что образец MT30-1.32 вышел из строя преждевременно, так как крутящий момент был быстро приложен к элементу из-за неисправности привода. Напротив, рисунок 8 (б) показывает, что все образцы имеют усиление на кручение, превышающее минимальное количество, указанное в ACI318-14.Тем не менее, все образцы не обладали достаточным запасом прочности, за исключением MT40-1.89, и, как показано в таблице 3, образцы MT30-0.77 и MT40-1.32 показали резкие разрушения сразу после растрескивания при кручении. Это говорит о том, что минимальный коэффициент усиления при кручении, указанный в ACI318-14, не обеспечивает должного запаса прочности при проектировании.

4.3. Требуемое минимальное количество стальных волокон для обеспечения надлежащей сохраненной прочности

Как описано выше, остальные образцы, за исключением MT40-1.89 экз., Не обеспечила запас прочности. Следовательно, требуется дополнительное армирование для образцов, чтобы достичь заданной резервной прочности выше 35% (т. Е.). Кроме того, когда элемент армирован стальными волокнами, необходимо ввести необходимое минимальное количество стальных волокон (), как показано в уравнении (4). Таблица 4 суммирует минимальное количество армирования стальной фиброй (), необходимое для каждого образца. В случае с образцом МТ40-1,89, показавшим достаточный запас прочности при испытании, и с МТ30-1.32 образца, который претерпел преждевременный выход из строя из-за неисправности исполнительного механизма, требуемый минимальный коэффициент волокна () был рассчитан равным нулю. Кроме того, минимальный коэффициент волокна (), необходимый для образца MTF25-N без поперечного армирования, был самым большим (5,07), тогда как требуемый коэффициент волокна () для образца MT40-1.32 с относительно более высоким коэффициентом усиления на кручение () был оценен быть всего 0,31. Минимальный коэффициент волокна () образца MTF25-0,77 был меньше, чем у MT30-0.77 образца с таким же коэффициентом усиления на кручение (). Это связано с тем, что прочность бетона на сжатие () образца MTF25-0,77 была ниже, чем у образца MT30-0,77, и, следовательно, привела к довольно небольшому расчетному минимальному коэффициенту усиления при кручении (), представленному в уравнении (1). Когда используются те же волокна (т. Е.,, И), что и в образцах, изготовленных в этом исследовании, объемная доля стального волокна (), необходимая для каждого образца, чтобы гарантировать сохраненную прочность 35% или более, оценивается, как показано в таблице 4.Как упоминалось в разделе 4.2, объемная доля стальной фибры, необходимая для образца MTF25-0,77, была оценена как 2,17%; однако 2,0% стальных волокон было включено в испытательный образец, что не соответствовало количеству армирования волокном, необходимому для обеспечения сохраненной прочности 35%. Даже если это принять во внимание, результаты испытаний показывают, что запас прочности очень низок из-за явления комкования волокон, как упоминалось выше. В случае образца MTF25-N без поперечного армирования требуемая объемная доля волокна была оценена как 8.45%. Однако, поскольку фактически невозможно включить такое большое количество стальной фибры, в этом случае трудно заменить скручивающую арматуру только стальной фиброй [12, 27]. Следовательно, расчет на кручение должен выполняться с использованием соответствующего количества продольной и поперечной арматуры для таких элементов.

5. Выводы

В настоящем исследовании было проведено экспериментальное исследование шести элементов на кручение, чтобы проверить уравнение для расчета минимального количества крутильного усиления для элементов RC и SFRC, которое было предложено авторами. Прошлое исследование.Основные параметры испытаний включали поперечные и продольные коэффициенты усиления при кручении, прочность бетона на сжатие и включение стальных волокон. Следующие выводы были сделаны на основе результатов испытаний и процесса проверки предложенной модели: (1) По мере увеличения общего коэффициента усиления при кручении () возникали более размытые трещины при кручении. Кроме того, было обнаружено, что дополнительное включение стальных волокон в образец с тем же коэффициентом армирования позволило улучшить контроль трещин за счет перекрывающего эффекта стальных волокон.(2) Если прочность бетона на сжатие () высока в элементе с такими же деталями армирования, крутящий момент при растрескивании () относительно велик. Следовательно, для обеспечения запаса прочности требуется большее количество арматуры на кручение. (3) Минимальный коэффициент армирования на кручение (), предлагаемый для обеспечения запаса прочности более 35%, рассчитывается с учетом соотношений поперечного и продольного армирования (и), стали объемная доля волокна () и прочность бетона на сжатие ().Он также был предложен в форме минимального коэффициента волокна () для облегчения применения к элементам SFRC. (4) Было возможно точно оценить виды разрушения образцов RC и SFRC на кручение, проверив, соответствуют ли предлагаемые минимальные требования к армированию. доволен. Однако в случае членов SFRC усиливающие эффекты стальных волокон необходимо оценивать более консервативно из-за низкой обрабатываемости, явления комкования волокон и т. Д.

Доступность данных

Экспериментальные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемым Министерством образования (№ 2018R1A4A1025953). Авторы также хотели бы поблагодарить за поддержку Исследовательский фонд Назарбаев Университета (грант № SOE2017001).