5.2. Арматура

Показатели качества арматуры

5.2.1. Для армирования железобетонных конструкций следует применять отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий арматуру следующих видов:

- горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профиль) диаметром 6 - 40 мм;

- термомеханически упрочненную периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профиль) диаметром 6 - 40 мм;

- холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3 - 12 мм.

5.2.2. Основным показателем качества арматуры, устанавливаемым при проектировании, является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:

А - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

В - для холоднодеформированной арматуры.

Кроме того, в необходимых случаях к арматуре предъявляют требования по дополнительным

показателям качества: свариваемость, пластичность, хладостойкость и др.

5.2.3. Для железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего Свода правил, следует предусматривать арматуру:

- гладкую класса А240 (A-I);

- периодического профиля классов А300 (А-II), А400 (A-III, А400С), А500 (А500С), В500 (Вр-I, В500С).

5.2.5. Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкцийследует применять горячекатаную арматурную сталь класса А240 марок Ст3сп и Ст3пс.

Нормативные и расчетные значения характеристик арматуры

Нормативные значения прочностных характеристик арматуры

Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению s.n R , принимаемое в зависимости от класса арматуры по таблице 5.7.

Таблица 5.7

Арматура класса	Номинальный диаметр арматуры, мм	Нормативные значения сопротивления растяжению Rs,n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs,ser, МПа
А240	6-40	240
А300	6-40	300
А400	6-40	400
А500	10-40	500
В500	3-12	500

Расчетные значения прочностных характеристик арматуры

Расчет элементов конструкций из железобетона сНиП 2.03.01-84 [3] Прямоугольные сечения

Черт. 4. [3].

Расчет прямоугольных сечений с арматурой, сосредоточенной у сжатой и растянутой граней элемента, производится следующим образом в зависимости от высоты сжатой зоны

х= (А_sR_s- А_s' R_sс)/ R_bb:

а) при ξ= х / h₀ ≤ ξ _R из условия М≤ R_bbх (h₀-0,5х)+ А_s' R_sс(h₀- а');

б) при ξ > ξ _R из условия М≤ α_RR_bbh₀² + А_s' R_sс(h₀- а'), где α_R= ξ_R(1-0,5 ξ_R)

Значения ξ _R и a_R определяются по (приложение, табл. 1).

Если х < 0, прочность проверяется из условия М≤ А_s R_s(h₀- а').

Изгибаемые элементы рекомендуется проектировать так, чтобы обеспечить выполнение условия ξ > ξ _R. Невыполнение этого условия можно допустить лишь в случае, когда площадь сечения растянутой арматуры определена из расчета по предельным состояниям второй группы или принята по конструктивным соображениям.

Проверка прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой производится:

при х < ξ _Rh₀ - из условия М≤ А_s R_s(h₀-0,5 х),

где высота сжатой зоны равна х= А_sR_s/R_bb;

при х ≥ ξ _Rh₀ - из условия М≤ α_RR_bbh₀².

Подбор продольной арматуры производится следующим образом. Вычисляется значение α_т=M/ R_bb h₀²; если α_т ≤ α_R, сжатая арматура по расчету не требуется.

При отсутствии сжатой арматуры площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле А_s= M/ R_s ζ h₀,

где ζ определяется по (приложение, табл. 2) в зависимости от значения α_т.

Если α_т > α_R,, то требуется увеличить сечение или повысить класс бетона, или установить сжатую арматуру.

Площади сечений растянутой A_s и сжатой А_sс арматуры, соответствующие минимуму их суммы, для элементов из бетона класса ВЗО и ниже рекомендуется определять, если по расчету требуется сжатая арматура, по фор­мулам:

А'_s=(M-0,4 R_bbh₀²)/ R_sс (h₀- а');

А_s=0,55 R_bbh₀/ R_s+ А'_s

Если значение принятой площади сечения сжатой арматуры A'_s значительно превышает значение, вычисленное по формуле , площадь сечения растянутой арматуры определяется с учетом фактического значения площади A_s по формуле

А_s= ξ bh₀R_b/ R_s+ А'_s,

Где ξ определяется по (приложение, табл. 2) в зависимости от значения

α_т=[M- R_sс А'_s(h₀- а')]/ R_bb h₀² ≥0, которое должно удовлетворять условию

α_т ≤ α_R по (приложение, табл. 1).

Расчетные сопротивления арматуры растяжению R_s и сжатию R_sс приведены в (приложение, табл. 3)

Расчетное сопротивление бетона R_b по прочности на сжатие приведено в (приложение, табл. 4)

Расчетное сопротивление бетона для предельных состояний первой группы R_b снижается (или повышается) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона _bi, учитывающие особенности свойств бетона, длительность действия, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции, способ ее изготовления, размеры сечения и т. п. Значение коэффициента условий работы _b2 приведено в задании. В случаи реального расчета эти коэффициенты определяются самостоятельно по табл. 15[3] .

Пример 1. Дано: сечение размерами b=300 мм, h= 600 мм; а = 40мм; _b2= 0,9 (нагрузки непродолжительного действия отсутствуют); изгибающий момент М = 200 кНм; бетон тяжелый класса В15; арматура класса А-II (R_s= 280 МПа).

Требуется определить площадь сечения продольной арматуры.

Решение.

Для бетона тяжелого класса В15 R_b = 8,5 МПа (приложение, табл. 4), с учетом коэффициента условия работы R_b =8,5•0,9=7,65 МПа.

Для арматуры класса А-II R_s= 280 МПа (приложение, табл. 3).

h₀ = 600 — 40 = 560 мм.

Подбор продольной арматуры производим в следующей последовательности: вычислим значение α _т

α_т=M/ R_bb h₀²=200 •10³/7,65•10⁶ •0,3 •0,56²=0,276,

Из (приложение, табл. 1) для элемента из бетона класса В15 с арматурой класса А-II при , _b2 = 0,9 находим α_R = 0,449.

Так как α_т = 0,276 < α_R = 0,449, сжатая арма­тура по расчету не требуется.

Из (приложение, табл. 2) при α_т = 0,276 находим ζ = 0,835.

Требуемую площадь сечения растянутой арма­туры определим по формуле:

А_s= M/ R_s ζ h₀=200 •10³/280•10⁶•0,835•0,56=0.001528м²1528мм²

Принимаем по (приложение, табл. 5) 2 Ø28 + 1 Ø22 (А_s = 1232+381=16121 мм²).

Пример 2. Дано: сечение размерами b=300 мм, h= 800 мм; а = 70мм; растянутая арматура класса А-III; площадь ее сечения А_s= 2945 мм² (6 Ø25); _b2= 0,9 (нагрузки не­продолжительного действия отсутствуют); бетон тяжелый класса В25; изгибающий момент М = 550 кНм.

Требуется проверить прочность сечения.

Решение.

Для бетона тяжелого класса В25 R_b = 14,5 МПа (приложение, табл. 4), с учетом коэффициента условия работы R_b =14,5 •0,9=13 МПа.

Для арматуры класса А- III R_s= 365 МПа (приложение, табл. 3).

h₀ = 800 - 70 = 730 мм. Проверку прочности сечения производим согласно формуле: М≤ R_sА_s(h₀-0,5х), где высота сжатой зоны равна х= R_s А_s/ R_ьb=

365 •2945/13 •300=276мм

Из (приложение, табл. 1) для элемента из бетона класса В25 с арматурой класса А- III при ,

_b2 = 0,9 находим ξ _R = 0,604. Так как ξ=х/ h₀=276/730=0,38< ξ _R = 0,604

прочность поверим из условия: R_sА_s(h₀-0,5х)=365•2945(730-0,5•276)=

636,4•10⁶Нмм=636,4кНм>М=550 кНм, т. е. прочность сечения обеспечена.

Пример 3.

Дано: сечение размерами b=300 мм, h= 800 мм; а = 50мм; арматура класса А-Ш; изгибающий момент М = 780 кНм; бетон тяжелый класса В15 при _b2= 1,05.

Требуется определить площадь сечения продольной арматуры.

Решение.

Для бетона тяжелого класса В15 R_b = 8,5 МПа (приложение, табл. 4), с учетом коэффициента условия работы R_b =8,5 •1,05=8,93 МПа.

Для арматуры класса А- III R_s= R_sс = 365 МПа (приложение, табл. 3).

Вычислим h₀ = 800 - 50 = 750 мм.

Определим требуемую площадь продольной арматура, найдя предварительно значение а_т :

α_т=M/ R_bb h₀²=780 •10⁶/8,93•300 •750²=0,518 из (приложение, табл. 1) для элемента из бетона класса В15 с арматурой класса А-Ш (при _b2≈1.0) находим α_R = 0,42.

Так как α_т = 0,518 > α_R = 0,42, при заданных размерах сечения и классе бетона необходима сжатая арма­тура.

Принимая а' = 30 мм, определим необходимую площадь сечения сжатой и растянутой арматуры:

А'_s=(M-0,4 R_bbh₀²)/ R_sс (h₀- а')=780 •10⁶-0,4 •8,93 •300 •750³/365(750-30)=674мм²

А_s= А'_s +0,55 R_bb h₀/ R_s =674+0,55•8,93•300 •750/365=3702мм²

Принимаем по (приложение, табл. 5)

А'_s= 763мм² (3 Ø18), А_s = 4021 мм² (5 Ø32).

Пример 4. Дано: сечение размерами b=300 мм, h= 700 мм; а = 50мм; а'=30 мм, бетон тяжелый класса В30 при _b2= 0,9; арматура класса А-Ш ; площадь сечения сжатой арматуры А'_s=944 мм² (3 Ø20); изгибающий момент М =580 кНм.

Определить площадь сечения растянутой арматуры.

Решение.

Для бетона тяжелого класса В30 R_b = 17 МПа (приложение, табл. 4), с учетом коэффициента условия работы R_b =17 •09=15,3 МПа.

Для арматуры класса А- III R_s= R_sс = 365 МПа (приложение, табл. 3).

Вычислим h₀ = 700 - 50 = 650 мм. Расчет производим с учетом площади сжатой арматуры

вычислим значение α _т

α_т=[M- R_sс А'_s(h₀- а')]/ R_bb h₀²= = 0,187

α_т = 0,187< α_R = 0,413 по (приложение, табл. 1).

При α_т = 0,187 находим ξ = 0,21 по (приложение, табл. 2).

Необходимую площадь растянутой арматуры определим по формуле:

А_s= А'_s + ξ R_bb h₀/ R_s = 942+0,21•15,3•300 •650/365=2680мм²

Принимаем по (приложение, табл. 5) 3 Ø36 (А_s= 3054 мм²).

Пример 5. Дано: сечение размерами b=300 мм, h= 700 мм; а = 70мм; а'=30 мм, бетон тяжелый класса В25 при _b2= 0,9; арматура класса А-Ш; площадь сечения растянутой арматуры А_s=4825 мм² (6 Ø32);

сжатой А'_s=339 мм² (3 Ø12); изгибающий момент М =600 кНм.

Требуется поверить прочность сечения.

Решение.

Для бетона тяжелого класса В25 R_b = 14,5 МПа (приложение, табл. 4), с учетом коэффициента условия работы R_b =14,5 •09=13 МПа.

Для арматуры класса А- III R_s= R_sс = 365 МПа (приложение, табл. 3).

h₀ = 700 - 70 = 630 мм

Вычислим высоту сжатой зоны х:

х= (R_sА_s- R_sс А'_s)/ R_bb=365(4826-339)/13•300=420 мм

По (приложение, табл. 1) находим ξ _R = 0,604 и α_R = 0,422.

Так как х=420 мм >ξ _Rh₀=0,604•630=380 мм, прочность сечения определяется из условия:

α_R R_bb h₀²+ R_sс А'_s(h₀- а')=0.422•13•300•630²+365•339(630-30)=727,4•10⁶Н мм=

727,4•106кН м > М =600 кНм, то есть прочность сечения обеспечена.