Руководство по конструированиию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного натяжения) – часть 2

СЕТКИ

2.19. Сетки для армирования железобетонных конструкций в зависимости от поставки применяются рулонные (при диаметре продольных стержней 7 мм и менее) и плоские (при диаметре продольных стержней 8 мм и более).

2.20. Сварные сетки рекомендуется конструировать, как правило, с прямоугольным контуром и взаимно перпендикулярным расположением стержней. Рекомендуемые для применения сетки показаны на рис. 5.

2.21. Конструкция и размеры сетки назначаются в зависимости от вида и конструктивных особенностей армируемого элемента: сетки могут использоваться как самостоятельное изделие или как полуфабрикат, который подвергается последующей доработке (приварке дополнительных стержней, разрезке сетки, обрезке концов стержней, вырезке отверстий, приварке закладных деталей, фиксаторов, строповочных петель, гнутью, образованию каркасов и др.).

Элементы доработки сетки не включаются в чертеж сетки-полуфабриката, а должны быть разработаны на отдельном чертеже (рис. 6).

В чертежах сеток, требующих доработки, должны приводиться схемы их раскроя, а в спецификациях арматуры должен учитываться их полный вес, включая отходы, получаемые при раскрое.

2.22. В случае когда типовые или унифицированные сетки использовать не представляется возможным, рекомендуется конструировать индивидуальные сетки в соответствии с настоящим Руководством.

2.23. Минимальный размер концевых выпусков продольных и поперечных стержней в сварной сетке должен быть не менее 0,5d₁ + d₂ или 0,5d₂ + d₁ и не менее 20 мм. На концах свариваемых стержней не должно быть отгибов, крюков или петель.

Рис. 5. Основные виды сварных сеток

а - сетка, применяемая для армирования плит разной толщины, массивных и других конструкций; б - то же, для конструкций переменной ширины; в - сетка со стержнями, расположенными по эпюре изгибающих моментов, применяемая для армирования консольных конструкций, например подпорных стен; г - то же, применяемая для однопролетных плит; д, з - сетки, применяемые для армирования линейных внецентренно-сжатых конструкций, например колонн; е, ж - сетки типа «лесенка», применяемые для армирования линейных изгибаемых конструкций, например балок; и, к - сетки, применяемые для армирования балок переменной высоты

Наименьшее допустимое расстояние между осями стержней одного направления u_мин и v_мин должно быть 50 мм.

Соотношения диаметров свариваемых стержней следует принимать по табл. 4 (по условиям сварки).

При выборе диаметра поперечных стержней сварных сеток следует руководствоваться не только условиями сварки, но и условиями жесткости сетки в целом, обеспечение которой необходимо при погрузочно-разгрузочных работах, во время транспортировки и укладки.

Рис. 6. Виды доработки сеток

1 - основная сетка (полуфабрикат); 2 - дополнительные стержни; 3 - вырезка отверстий; 4 - дуговая сварка

2.24. Рекомендуется конструировать сетки, годные для изготовления на многоточечных машинах, при помощи контактной сварки.

Основные параметры многоточечных машин, используемых для изготовления сеток, приведены в прил. 7.

Таблица 4

Диаметр стержня одного направления d1, мм	3 - 12	14; 16	18; 20	22	25 - 32	36; 40
Наименьший допустимый диаметр стержня другого направления d2, мм	3	4	5	6	8	10

2.25. При конструировании сеток, предназначенных для изготовления на многоточечных машинах, следует руководствоваться параметрами этих машин, кроме того, нужно учитывать следующее:

а) допускается сварка крестообразных соединений стержней из разных сталей;

б) диаметр поперечных стержней d₂, свариваемых в крест с продольными стержнями, допускается принимать по условиям сварки (см. табл. 4), если по расчету не требуется больший диаметр; поперечные стержни в сетке должны применяться одного диаметра и одной длины;

в) продольные стержни сетки рекомендуется применять одного диаметра.

Допускаются разные диаметры, но не более двух, причем различаться они должны не более чем в два раза; при этом два рядом расположенных стержня, считая от края, должны быть одинакового диаметра;

г) шаг продольных стержней при диаметре до 14 мм рекомендуется принимать кратным 100 мм, при диаметре 14 мм и более - кратным 200 мм; шаг продольных стержней может быть увеличен против указанного в прил. 7 путем исключения отдельных стержней; при ширине сетки, не кратной шагу продольных стержней, остаток следует размещать с одной стороны;

д) шаг поперечных стержней при диаметре до 14 мм рекомендуется принимать кратным 50 мм, а при диаметре 14 мм и более - кратным 100 мм; максимальный шаг поперечных стержней рекомендуется принимать 600 мм; рекомендуется назначать постоянный шаг поперечных чертежей, допускается принимать два шага.

Рис. 7. Рекомендуемые очертания гнутых сеток

2.26. В соответствии с п. 2.25 разработаны унифицированные сетки для проектирования фундаментов и других монолитных конструкций. Сокращенная номенклатура этих сеток приведена в табл. 5.

2.27. Сетки, изготовляемые на многоточечных машинах, можно конструировать, предусматривая их последующее сгибание в одной плоскости на специальных станках. Возможные очертания гнутых сеток приведены на рис. 7. При этом участки сеток в местах сгиба следует конструировать по рис. 8.

Гнутье сеток производится на стандартном гибочном оборудовании, параметры которого приведены в прил. 8.

2.28. При конструировании сеток типа «лесенка» (см. рис. 5, е, ж) или при отсутствии многоточечных машин следует ориентироваться на технологические возможности одноточечных сварочных машин, параметры которых приведены в прил. 9. При этом допускаемое сочетание диаметров стержней в крестообразном соединении по условиям контактной точечной сварки должно приниматься по табл. 4.

2.29. В сетках с нормируемой прочностью крестообразных соединений, например применяемых для армирования балок, сварка всех мест пересечений стержней (узлов) является обязательной, а диаметр продольных стержней должен быть не меньше диаметра поперечных стержней.

В сетках с рабочей арматурой периодического профиля, применяемых для армирования плит, допускается предусматривать сварку не всех мест пересечения стержней, при этом должны быть сварены все пересечения стержней в двух крайних рядах по периметру сетки, остальные узлы могут быть сварены через узел в шахматном порядке.

Рис. 8. Конструирование мест сгиба сеток

а - прямые стержни за пределами сгибаемого участка; б - прямой стержень совпадает с линией сгиба сетки; в - то же, если прямой стержень большего диаметра

КАРКАСЫ

2.30. Конструкция и габариты каркаса назначаются в зависимости от вида и конструктивных особенностей железобетонного элемента.

2.31. Каркасы рекомендуется конструировать из плоских или гнутых сварных сеток с применением, при необходимости, соединительных стержней.

Каркасы следует конструировать достаточно жесткими для сохранения проектного положения в опалубочной форме, а также складировании и перевозке. Пространственная жесткость каркаса должна обеспечиваться замкнутым контуром и приваркой в необходимых случаях (а при длине 6 м и более в обязательном порядке) диафрагм жесткости в виде специальных связей из диагональных стержней, планок и т.п. (рис. 9).

Закладные детали и строповочные устройства - петли, трубки и т.п. - рекомендуется заранее крепить к каркасу, если при этом будет обеспечено их фиксированное положение в форме и в готовом железобетонном элементе.

Габариты каркаса должны удовлетворять условиям транспортировки.

Рис. 9. Обеспечение пространственной жесткости каркаса постановкой специальных связей из диагональных стержней

1 - каркас; 2 - диагональные стержни-связи, 3 - сварка

Рис. 10. Арматурные каркасы, образованные из плоских сеток контактной точечной сваркой

а - приваркой к сеткам соединительных стержней; б - объединением сеток сваркой поперечных стержней сеток одной плоскости к продольным стержням сеток другой плоскости; 1 - сетки; 2 - соединительные стержни

Рис. 11. Арматурные каркасы, образованные из гнутых сеток контактной точечной сваркой

1 - тугая сетка; 2 - соединительный стержень

Рис. 12. Арматурные каркасы, образованные нанизыванием на продольные стержни заранее изготовленной поперечной арматуры

а - поперечная арматура в виде сеток, изготовленных контактной точечной сваркой; б - поперечная арматура в виде хомутов, концы которых соединены контактной точечной сваркой; 1 - сварные сетки поперечной арматуры; 2 - продольная арматура; 3 - хомуты; 4 - точечная сварка

2.32. Каркасы рекомендуется образовывать следующими способами:

а) из плоских сеток путем припарки к продольным стержням соединительных стержней или поперечных стержней сеток другого направления (рис. 10);

б) применением гнутых сеток (рис. 11) с очертанием, которое можно получить на стандартном гибочном оборудовании (см. прил. 8).

Диаметры стержней гнутых сварных сеток, радиусы и углы загиба, расположение продольных стержней следует назначать с учетом классов применяемой арматуры в соответствии с рис. 8;

в) путем нанизывания на продольные стержни поперечных стержней, соединенных в отдельные сетки контактной точечной сваркой всех пересечений (рис. 12, а). После нанизывания продольные и поперечные стержни соединяют сваркой при помощи клещей. При отсутствии сварочных клещей может производиться вязка этих пересечений; в этом случае рекомендуется обеспечивать пространственную жесткость каркасов приваркой дополнительных стержней, планок и т.п.

При небольшом числе продольных стержней поперечная арматура может выполняться из одного гнутого стержня (по типу хомута) с контактной точечной сваркой его концов (рис. 12, б). Стыки концов при этом рекомендуется располагать в разных углах поперечного контура каркаса (вразбежку);

г) путем навивки поперечной спиральной арматуры на продольную арматуру с точечной сваркой всех пересечений в процессе навивки (рис. 13). При этом если спиральная арматура не учитывается в расчете как косвенная, с требованиями п. 3.72 настоящего Руководства можно не считаться.

2.33. Для сборки и сварки каркасов в зависимости от их конструктивных особенностей, как правило, применяются горизонтальные, вертикальные или линейные установки, оснащенные сварочными клещами для контактной точечной сварки крестообразных пересечений. При конструировании каркасов необходимо учитывать технические возможности сварочных клещей этих установок, приведенные в прил. 10.

Минимальные расстояния в свету между стержнями, при которых обеспечивается беспрепятственный проход электродов сварочных клещей для каркасов линейных железобетонных элементов, приведены на рис. 14. При этом диаметры продольных стержней должны быть не более 40 мм, а поперечных - не более 14 мм.

2.34. При отсутствии сварочных клещей образование каркасов линейных элементов может быть выполнено следующими способами:

а) плоские сетки соединяются при помощи скоб посредством дуговой сварки их с поперечными стержнями (рис. 15). В колоннах, в балках, работающих на кручение, а также в сжатой зоне балок с учитываемой в расчете сжатой арматурой длина сварных швов l_ш должна быть не менее 3d и не менее 30 мм, где d - диаметр хомута;

б) плоские сетки соединяются при помощи шпилек с вязкой всех пересечений (рис. 16) и с обеспечением монтажной жесткости каркаса приваркой стержней, планок и т.п.;

в) плоские сетки соединяются между собой путем дуговой сварки продольных стержней (рис. 17) возле всех мест приварки хомутов. Длина сварных швов l_ш должна быть не менее 40 мм. Такие соединения допускаются при насыщении сечения арматурой не более 3 %;

г) продольные стержни и гнутые хомуты соединяются вязкой пересечений и приваркой элементов жесткости (рис. 18);

д) плоский сетки соединяются с помощью промежуточных элементов (косынок, лапок, крюков и т.п.) посредством дуговой сварки (рис. 19).

Из-за большой трудоемкости каркасы, приведенные в п. 2.34 настоящего Руководства, допускается применять в виде исключения.

Рис. 13. Арматурные каркасы, образованные путем навивки поперечной спиральной арматуры на продольную арматуру

1 - стержни продольной арматуры; 2 - поперечная спиральная арматура

Рис. 14. Положение сварочных клещей при сварке каркаса

Примечание. Предельные размеры ячеек каркаса и диаметров стержней приведены в прил. 10.

Рис. 15. Арматурный каркас, образованный из плоских сеток, объединенных скобами при помощи дуговой сварки

1 - сетка; 2 - скоба; 3 - сварной шов

Рис. 16. Арматурный каркас, образованный из плоских сеток, объединенных с помощью привязываемых шпилек

1- сетка; 2 - шпилька

Рис. 17. Арматурный каркас, образованный из плоских сеток с помощью дуговой сварки продольных стержней

1- плоская сетка; 2 - дуговая сварка, h_шв = 6 мм

Рис. 18. Арматурный каркас, образованный из гнутых хомутов и продольных стержнем с вязкой всех пересечений

1 - продольный стержень; 2 - хомут

Рис. 19. Пример арматурного каркаса, образованного из плоских сеток приваркой лапок дуговой сваркой

1 - плоские сетки; 2 - поперечные стержни с лапками; 3 - элементы жесткости; 4 - скобы; 5 - дуговая сварка

2.35. Образование каркасов для армирования плоских железобетонных элементов типа плит, стеновых панелей и т.п. рекомендуется производить следующим образом:

а) ряд сеток типа «лесенка» объединяется посредством соединительных стержней, привариваемых при помощи сварочных клещей (рис. 20);

б) сетки типа «лесенка» одного направления соединяются сваркой с такими же сетками, но меньшей высоты другого направления;

в) то же, но с приваркой в верхней или нижней плоскости каркаса одной или двух плоских сеток;

г) каркасы толстых железобетонных монолитных плит рекомендуется собирать по рис. 21 сваркой сеток между собой при помощи точечной или дуговой сварки.

2.36. Порядок выполнения сборки и сварки каркаса должен быть оговорен в рабочих чертежах.

Рис. 20. Примеры арматурных каркасов плоских железобетонных элементов

а - сетки типа «лесенка» объединяются в каркас приваркой соединительных стержней; б - образование каркаса сваркой сеток типа «лесенка», расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях; в - то же, с приваркой в верхней или нижней плоскости каркаса плоских сеток; 1 - сварная сетка типа «лесенка»; 2 - соединительные стержни; 3 - сварная сетка типа «лесенка» другого направления и меньшей высоты; 4 -нижняя сварная плоская сетка; 5 - верхняя сварная плоская сетка

Рис. 21. Пример арматурного каркаса толстой железобетонной плиты

1 - горизонтальная плоская сетка; 2 - вертикальная плоская сетка типа «лесенка»; 3 - элементы жесткости

АНКЕРОВКА АРМАТУРЫ

2.37. Арматурные стержни в бетоне лишь тогда могут воспринимать напряжения, когда исключена возможность их проскальзывания. Для предотвращения проскальзывания они должны иметь надежную анкеровку.

2.38. Анкеровка осуществляется одним из следующих способов или их сочетанием (рис. 22):

а) сцеплением прямых стержней с бетоном;

б) крюками или лапками;

в) петлями;

г) приваркой поперечных стержней;

д) специальными приспособлениями (анкерами).

Рис. 22. Анкеровка рабочей арматуры в бетоне элемента

а - сцеплением прямых стержней с бетоном; б - крюками; в - лапками; г - петлями; д - приваркой поперечных стержней

Рис. 23. Поперечное армирование в зоне анкеровки петли

1 - петля; 2 - поперечные стержни не менее 2 Æ 6 мм

2.39. Анкеровка за счет сцепления прямых стержней с бетоном допускается только для арматуры периодического профиля. При этом следует иметь в виду, что прочность сцепления возрастает с увеличением эффективности профиля поверхности, с повышением прочности бетона, а также при наличии поперечного сжатия. И, наоборот, требуется большая длина анкеровки с повышением прочности (класса) арматуры, с повышением диаметра стержня, а также при наличии поперечного растяжения.

На длине анкеровки должен быть достаточный защитный слой бетона и в некоторых случаях, особенно при стержнях диаметром 16 мм и более, поперечное армирование.

Устройство лапок допустимо только для стержней периодического профиля, для гладких стержней нужно предусматривать крюки.

Анкеровка петлями может применяться как для гладких стержней, так и для стержней периодического профиля. При этом анкером считается такая петля, у которой оба стержня (оба конца) растянуты в одинаковой степени.

На длине анкеровки петли необходимо предусматривать поперечное армирование по рис. 23. Поперечная арматура устанавливается по расчету на выкалывание бетона и должна состоять не менее чем из двух стержней диаметром по 6 мм.

Приварка поперечных стержней или специальных приспособлений для анкеровки отдельных стержней применяется, если анкеровка сцеплением, крюками или петлями недостаточна.

2.40. Продольные стержни растянутой и сжатой арматуры должны быть заведены за нормальное к продольной оси элемента сечение, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением на длину не менее l_ан, но не менее l_ан = λ_анd, где значения m_ан, Dλ_ан и λ_ан, а также допускаемые минимальные величины l_ан определяются по табл. 6. При этом растянутые гладкие арматурные стержни должны оканчиваться крюками или иметь приваренную поперечную арматуру на длине заделки.

Длину заделки арматурных стержней в бетоне разных марок в зависимости от величины напряжения в стержне и от класса арматуры рекомендуется определять по графикам рис. 24.

Рис. 24. Графики для определения длины анкеровки арматурных стержней в бетоне разных марок

а - длина анкеровки растянутых стержней периодического профиля в растянутом бетоне; б - длина анкеровки растянутых или сжатых стержней периодического профиля в сжатом бетоне; в - длина анкеровки гладких стержней; 1 - растянутых класса B-I в растянутом бетоне; 2 - то же, класса A-I; 3 - растянутых или сжатых класса Б-I в сжатом бетоне; 4 - то же, класса А-I

Для определения по графику рис 24, а длины анкеровки растянутого стержня диаметром d из арматуры класса A-III (R_а = 3400 кгс/см²) в растянутом бетоне проектной марки М300 находим значение R_а = 3400 кгс/см² на оси абсцисс и наклонную прямую для бетона марки М300. От точки пересечения этой наклонной прямой с перпендикуляром к оси абсцисс в точке с R_а = 3400 кгс/см² проводим параллельно оси абсцисс линию до пересечения с осью ординат, где и читаем значение l_ан = 28d.

Для определения по графику рис. 24, б длины анкеровки растянутого стержня диаметром d из арматуры периодического профиля в сжатом бетоне проектной марки М300; в случае когда величина напряжения в стержне s_а по расчету меньше R_а и составляет 3100 кгс/см², находим значение s_а = 3100 кгс/см² на оси абсцисс и наклонную прямую для бетона марки М300. От точки пересечения этой наклонной прямой с перпендикуляром к оси абсцисс в точке с s_а = 3100 кгс/см² проводим параллельно оси абсцисс линию до пересчения с осью ординат, где и читаем значение l_ан = 19,5d или с округлением 20d.

Для определения по графику рис. 24, в длины анкеровки гладкого растянутого стержня из арматуры класса A-I и растянутом бетоне проектной марки М250 находим значение для бетона марки М250 на оси абсцисс и соответствующую данному случаю кривую 2. От точки пересечения этой кривой с перпендикуляром к оси абсцисс в точке для бетона марки М250 проводим параллельно оси абсцисс линию до пересечения с осью ординат, где и читаем значение l_ан = 34d.

Если вдоль анкеруемого стержня в растянутом бетоне по расчету образуются трещины, то стержень должен быть заделан в сжатую зону бетона на длину l_ан, определяемую по формуле (11) или по графику рис. 24.

Если площадь сечения фактически установленного анкеруемого стержня F_а.ф. больше требуемой расчетом по прочности F_a.р., то длина анкеровки этого стержня может быть уменьшена путем подстановки величины вместо значения R_а при определении l_ан по формуле (11) или по графикам рис. 24.

2.41. Анкеровку продольного стержня при невозможности выполнения указанных в п. 2.40 настоящего Руководства требований необходимо обеспечить с помощью следующих специальных мер (при этом величина l_ан должна быть не менее 10d).

а) постановкой косвенной арматуры в виде сварных поперечных сеток или охватывающих продольную арматуру хомутов; в этом случае длина зоны анкеровки l_ан, определенная по формуле (11), может быть уменьшена путем деления коэффициента m_aн на величину 1 + 12μ_к и уменьшения коэффициента Dλ_ан на величину,

где μ_к - объемный коэффициент армирования, определяемый:

n₁, f_c1 и l₁ - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки в одном направлении;

n₂, f_c2 и l₂ - то же, в другом направлении;

s - расстояние между сетками;

f_x - площадь сечения огибающего хомута, расположенного у граней элемента; а - расстояние от равнодействующей усилий в растянутой продольной арматуре (при арматуре одного класса - расстояние от центра тяжести площади поперечного сечения арматуры) до ближайшей грани сечения; и - расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента.

Напряжение сжатия бетона на опоре s_б определяется делением опорной реакции на площадь опирания элемента и принимается не более 0,5R_пр.

Косвенное армирование распределяется по длине зоны анкеровки от торца элемента до ближайшей к опоре расчетной нормальной трещины;

б) устройством на концах стержней специальных анкеров в виде пластин, гаек, уголков, высаженных головок и т.п. (рис. 25).

Площадь контакта анкера с бетоном назначается из расчета бетона на смятие и должна быть не менее , где n_а - усилие, приходящееся на анкеруемый стержень.

Толщина анкерующей пластины должна быть не менее ¹/₅ всей ее ширины (диаметра) и удовлетворять требованиям п. 2.65 настоящего Руководства;

в) приваркой на длине заделки не менее двух поперечных анкерующих стержней диаметром не менее 0,5 диаметра продольных стержней; в этом случае длина анкеровки l_ан, определенная по п. 2.40 настоящего Руководства для стержней периодического профиля, может быть уменьшена на 5d, а гладкие стержни могут выполняться без крюков;

г) отгибом анкеруемого стержня на 90° по дуге круга радиусом в свету не менее 5d, при этом длина прямого участка у начала заделки должна быть не менее 0,5l_ан, а на отогнутом участке должны быть установлены рис. 26).

Рис. 25. Анкеровка продольного стержня с помощью специальных устройств

1 - бетон; 2 - анкеруемый стержень; 3 - круглая или квадратная, стальная шайба; 4 - сварка; 5 - обжатие; 6 - высаженная головка; 7 - стальной уголок; 8 - резьба

Рис. 26. Анкеровка продольного стержня посредством его отгиба

1 - анкеруемый стержень диаметром d; 2 - специальные хомуты, препятствующие разгибанию стержня

Рис. 27. Анкеровка гладких стержней продольной растянутой сварной арматуры на крайних свободных опорах изгибаемых элементов

а - в плитах; б - в балках

2.42. Величина l_ан запуска стержней продольной растянутой арматуры на крайних свободных опорах изгибаемых элементов, если эти стержни не имеют специальных анкеров и не привариваются к опорным закладным деталям, должна быть не менее 5d от внутренней грани этой опоры для плит и не менее 10d для балок [если не соблюдается условие (71) главы СНиП II-21-75].

При сварной арматуре из гладких стержней следует предусматривать приварку к каждому продольному стержню на длине l_ан хотя бы одного поперечного (анкерующего) стержня в сетках плит и двух стержней в каркасах балок и ребер. Анкерующий стержень должен быть диаметром d_ан ³ 0,5d продольного стержня и располагаться на расстоянии «С» (рис. 27) от конца сетки или каркаса, которое принимается: с £ 15 мм при d £ 10 мм, c £ 1,5d при d > 10 мм.