Раздел 4-5. Расчет по предельному состоянию II группы. Конструктивные требования

где n - число проволок в элементе;

А - площадь поперечного сечения, мм²;

N - суммарное разрывное усилие, Н, определенное по нормативному сопротивлению.

Элементы УНАЭ могут группироваться по несколько штук и натягиваться с помощью общего захватного устройства.

Черт. 60. Основные параметры унифицированных напрягаемых арматурных элементов

а - на 3 проволоки; б - на n проволок (где n = 4, 6, 8, ..., 14)

5.28. Для стержневой арматуры, натягиваемой на бетон, применяются анкеры в виде гаек на нарезных наконечниках, привариваемых к концам стержней. Для арматурных пучков, натягиваемых на бетон, могут применяться анкеры в виде металлических колодок и конусных пробок, анкеры с высаженными на проволоках головками и др.

5.29. В конструкциях с арматурой криволинейного очертания анкерные устройства целесообразно размещать на торцах элемента без увеличения толщины нижнего защитного слоя бетона. В этом случае пучки или стержни арматуры должны располагаться по высоте поперечного сечения элемента с учетом размещения анкерных и натяжных устройств на торцах элемента.

5.30. Если при проектировании предусматривается обрыв арматуры в пределах длины элемента, ее анкеры рекомендуется располагать в зоне сечения, сжатой от действия внешней нагрузки.

В случае расположения анкеров в зоне, работающей от внешней нагрузки на растяжение, должна быть предусмотрена постановка арматуры, воспринимающей местные усилия в сечениях, примыкающих к месту обрыва напрягаемой арматуры.

5.31. При размещении анкеров на арматуре следует учитывать их перемещение при удлинении арматуры в процессе ее натяжения на упоры или на бетон; после натяжения арматуры анкер должен занимать проектное положение.

Анкеровка ненапрягаемой арматуры 5.32 (5.14). Продольные стержни растянутой и сжатой ненапрягаемой арматуры должны быть заведены за нормальное к продольной оси элемента сечение, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением, на длину не менее l_an, определяемую по формуле

, (274)

но не менее l_an = l_and,

где значения w_an, Dl_an и l_an, а также допускаемые минимальные величины l_an определяется по табл. 50, при этом гладкие арматурные стержни должны оканчиваться крюками или иметь приваренную поперечную арматуру по длине заделки. Расчетное сопротивление бетона R_b учитывается в формуле (274) при g_b₂ = 1,0.

Для элементов из мелкозернистого бетона группы Б (см. п. 2.1) значения l_an, определяемые по формуле (274), должны увеличиваться на 10d для растянутого бетона и на 5d - для сжатого.

В случае, когда анкеруемые стержни поставлены с запасом по площади сечения против требуемой расчетом по прочности с полным расчетным сопротивлением, вычисленную по формуле (274) длину анкеровки l_an допускается уменьшать, умножая на отношение необходимой по расчету и фактической площадей сечения арматуры.

Если по расчету вдоль анкеруемых стержней образуются трещины от растяжения бетона, то стержни должны быть заделаны в сжатую зону бетона на длину l_an, определяемую по формуле (274).

При невозможности выполнения указанных выше требований должны быть приняты меры по анкеровке продольных стержней для обеспечения их работы с полным расчетным сопротивлением в рассматриваемом сечении (постановка косвенной арматуры, приварка к концам стержней анкерующих пластин или закладных деталей, отгиб анкерующих стержней). При этом величина l_an должна быть не менее 10d.

Таблица 50 (37)

Условия работы ненапрягаемой арматуры

Коэффициенты для определения анкеровки ненапрягаемой арматуры

периодического профиля

гладкой

w_an

Dl_an

l_an

l_an, мм

w_an

Dl_an

l_an

l_an, мм

не менее

1. Заделка растянутой арматуры в растянутом бетоне

0,7

250

1,2

250

2. Заделка сжатой или растянутой арматуры в сжатом бетоне

0,5

200

0,8

200

УКАЗАНИЯ ПО АРМИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Продольное армирование элементов 5.33 (5.16). Площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах (в процентах площади сечения бетона) должна приниматься не менее указанной в табл. 51.

Требования табл. 51 не распространяются на армирование, определяемое расчетом элемента для стадий транспортирования и возведения; в этом случае площадь сечения арматуры определяется только расчетом по прочности.

Требования настоящего пункта не учитываются при назначении площади сечения арматуры, устанавливаемой по контуру плит или панелей из расчета на изгиб в плоскости плиты (панели).

5.34 (5.56). Часть продольной стержневой арматуры элемента допускается применять без предварительного напряжения, если при этом удовлетворяются требования расчета по трещиностойкости и по деформациям.

5.35 (5.18). В линейных внецентренно сжатых элементах расстояния между осями стержней продольной арматуры должны приниматься в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, не более 400 мм, а в направлении плоскости изгиба - не более 500 мм.

Таблица 51 (38)

Условия работы арматуры

Минимальная площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах, % площади сечения бетона

1. Арматура S в изгибаемых, а также во внецентренно растянутых элементах при расположении продольной силы за пределами рабочей высоты сечения

0,05

2. Арматура S, S¢ во внецентренно растянутых элементах при расположении продольной силы между арматурой S и S¢

0,05

3. Арматура S, S¢ во внецентренно сжатых элементах при:

а) l₀/i < 17 (для прямоугольных сечений l₀/h < 5)

0,05

б) 17 £ l₀/i £ 35 (5 £ l₀/h £ 10)

0,10

в) 35 < l₀/i £ 83 (10 < l₀/h £ 24)

0,20

г) l₀/i > 83 (l₀/h > 24)

0,25

Примечание. Минимальная площадь сечения арматуры, приведенная в настоящей таблице, относится к площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутаврового) сечения b на рабочую высоту сечения h₀. В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально-растянутых элементах минимальная площадь сечения всей продольной арматуры относится к полной площади сечения бетона и принимается вдвое больше величин, указанных в настоящей таблице.

5.36 (5.20, 5.60). В балках шириной более 150 мм число продольных рабочих стержней, заводимых за грань опоры, должно быть не менее двух. В ребрах сборных панелей, настилов, часторебристых перекрытий и т.п. шириной 150 мм и менее допускается доведение до опоры одного продольного рабочего стержня.

В плитах расстояния между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должны превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту.

Напрягаемая арматура - стержневая или канаты в пустотных и ребристых элементах - должна располагаться, как правило, по оси каждого ребра элемента, за исключением предварительно напряженных многопустотных (с круглыми пустотами) плит высотой 300 мм и менее, изготовляемых из тяжелого бетона, в которых расстояние между напрягаемой арматурой, заводимой за грань опоры, допускается увеличивать до 600 мм, если для сечений, нормальных к продольной оси плиты, величина момента трещинообразования M_crc, определяемого по формуле (164), составляет не менее 80 % величины момента от внешней нагрузки, принимаемой с коэффициентом надежности по нагрузке g_f = 1,0.

Расстояние между осями рабочих стержней в средней части пролета плиты и над опорой (вверху) должны быть не более 200 мм при толщине плиты до 150 мм и не более 1,5h - при толщине плиты более 150 мм (h - толщина плиты).

5.37 (5.21). В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1 % площади сечения бетона, имеющего размер, равный: по высоте элемента - расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм.

5.38. Продольную ненапрягаемую арматуру рекомендуется располагать ближе к наружным поверхностям элемента так, чтобы поперечная арматура (хомуты) охватывала напрягаемую арматуру.

Поперечное армирование элементов 5.39 (5.22). У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура, должна предусматриваться также поперечная арматура, охватывающая крайние продольные стержни. При этом расстояния между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должны быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины грани элемента.

Во внецентренно сжатых элементах с центрально-расположенной напрягаемой продольной арматурой (например, в сваях) постановки поперечной арматуры не требуется, если сопротивление действию поперечных сил обеспечивается одним бетоном.

Поперечную арматуру допускается не ставить у граней тонких ребер изгибаемых элементов (шириной 150 мм и менее), по ширине которых располагается лишь один продольный стержень или сварной каркас.

Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в сжатой зоне изгибаемых элементов при наличии учитываемой в расчете сжатой ненапрягаемой продольной арматуры хомуты должны ставиться на расстояниях:

при R_sc £ 400 МПа - не более 500 мм и не более: при вязаных каркасах - 15d, сварных - 20d;

при R_sc ³ 450 МПа - не более 400 мм и не более: при вязаных каркасах - 12d, сварных - 15d (d - наибольший диаметр продольных сжатых стержней).

При этом конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать закрепление сжатых стержней от их бокового выпучивания в любом направлении.

Вышеуказанные требования распространяются и на расположенные в сжатой зоне напрягаемые стержни с напряжениями s_sc > 0 (см. п. 3.8); при этом взамен значения R_sc принимается значение s_sc.

При проверке соблюдения требований настоящего пункта продольные сжатые стержни, не учитываемые расчетом, не должны приниматься во внимание, если диаметр этих стержней не превышает 12 мм и половины толщины защитного слоя бетона.

5.40 (5.25). Диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых линейных элементов должен приниматься не менее 0,25d и не менее 5 мм (d - наибольший диаметр продольных стержней).

Диаметр хомутов в вязаных каркасах изгибаемых элементов должен приниматься, мм, не менее:

при высоте сечения элемента, равной или менее 800 мм.............................. 5

то же, св. 800 мм.................................................................................................. 8

Вышеуказанные требования можно не распространять на спиральную или кольцевую арматуру центрифугированных трубчатых элементов.

Соотношение диаметров поперечных и продольных стержней в сварных каркасах и в сварных сетках устанавливается из условия сварки по соответствующим нормативным документам.

5.41 (5.26). В балочных конструкциях высотой свыше 150 мм, а также в многопустотных плитах (или аналогичных часторебристых конструкциях) высотой более 300 мм должна устанавливаться поперечная арматура.

В сплошных плитах независимо от высоты, в многопустотных плитах (или аналогичных часторебристых конструкциях) высотой 300 мм и менее и в балочных конструкциях высотой 150 мм и менее допускается поперечную арматуру не устанавливать. При этом должны быть обеспечены требования расчета согласно п. 3.30.

5.42 (5.27). Поперечная арматура в балочных и плитных конструкциях, указанных в п. 5.41, устанавливается: на приопорных участках, равных при равномерно распределенной нагрузке 1/4 пролета, а при сосредоточенных нагрузках - расстоянию от опоры до ближайшего груза, но не менее 1/4 пролета, с шагом:

при высоте сечения элемента h,

равной или менее 450 мм.................................................................................... не более h/2

и не более 150 мм

то же, св. 450 мм.................................................................................................. не более h/3

и не более 500 мм

На остальной части пролета при высоте сечения свыше 300 мм устанавливается поперечная арматура с шагом не более 3/4h и не более 500 мм.

5.43 (5.28). Поперечная арматура, предусматриваемая для восприятия поперечных сил, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки в соответствии с требованиями поз. 1 и 2 обязательного приложения 3 СНиП 2.03.01-84, обеспечивающую равнопрочность соединений и хомутов или обхвата продольной арматуры. При этом как в сварных, так и в вязаных каркасах диаметр продольных стержней должен быть не менее 0,8 диаметра поперечных.

5.44. Отгибание стержневой или проволочной арматуры, натягиваемой на упоры, может выполняться по дуге окружности диаметром от d до 30d. При этом следует учитывать снижение прочности арматуры в зоне перегиба (см. поз. 5 табл. 23). Угол отгиба рекомендуется принимать не более 45°.

Отогнутую арматуру, натягиваемую на бетон, рекомендуется выполнять с криволинейным очертанием при угле наклона к продольной оси элемента не более 30° и при радиусе закругления:

а) для пучковой арматуры и канатов: при диаметре проволок в пучках 5 мм и менее и при диаметре канатов 6 - 9 мм - не менее 4 м; при диаметре проволок в пучках 6 - 8 мм и диаметре канатов 12 и 15 мм - не менее 6 м;

б) для стержневой арматуры: диаметром до 25 мм - не менее 15 м, диаметром от 28 до 40 мм - не менее 20 мм.

При осуществлении мер, способствующих уменьшению трения напрягаемой арматуры о стенки каналов (тефлоновые прокладки, оболочки из синтетических материалов и др.), могут приниматься меньшие радиусы закругления с соответствующим экспериментальным обоснованием.

5.45 (5.31). В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми, с надежной анкеровкой по концам, а при сварных каркасах все поперечные стержни обоих направлений должны быть приварены к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур. При этом должна быть обеспечена равнопрочность соединений и хомутов.

Армирование концов предварительно напряженных элементов 5.46 (5.61). У концов предварительно напряженных элементов в целях ограничения развития трещин вдоль напрягаемой арматуры должна быть установлена дополнительная поперечная или косвенная арматура (сварные сетки, охватывающие все продольные стержни арматуры, хомуты и т.п. с шагом 5 - 10 см) на длине участка не менее 0,6l_p, а в элементах из легкого бетона классов В7,5 - В12,5 с шагом 5 см - на длине не менее l_p (см. п. 2.26) и не менее 20 см для элементов с арматурой, не имеющей анкеров, при наличии анкерных устройств - на участке, равном двум длинам этих устройств (черт. 61 и 62).

Концы узких ребер рекомендуется усиливать путем постановки закладных деталей - обойм с анкерными стержнями (черт. 63). Эти анкерные стержни можно учитывать при выполнении требований п. 5.47.

Черт. 61. Армирование конца предварительно напряженной балки

1 - сварные сетки в виде гребенок (для удобства укладки напрягаемых стержней), требуемые согласно п. 5.46; 2 - поперечные стержни, требуемые согласно п. 5.47 и привариваемые к закладной детали; 3 - напрягаемая арматура (основная поперечная арматура балок и арматура, установленная по контуру опорного уширения, не показана)

Черт. 62. Армирование конца многопустотного настила

1 - сварная сетка, требуемая согласно п. 5.46; 2 - напрягаемые стержни

Черт. 63. Армирование конца ребра плиты перекрытия

1 - сварная сетка согласно п. 5.46; 2 - плоский арматурный каркас ребра; 3 - анкерные стержни закладной детали - обоймы согласно пп. 5.46 и 5.47; 4 - напрягаемый стержень (арматура полки плиты и поперечного ребра, а также арматура в углах между поперечными и продольным ребрами не показана)

Для элементов с арматурой, имеющей внутренние анкеры, указанная поперечная арматура может учитываться в расчете по прочности.

Для элементов со стержневой напрягаемой арматурой при передаточной прочности бетона не менее 22 МПа указанную поперечную или косвенную арматуру можно не устанавливать, если:

при d = 10 - 14 мм s_sp £ 460 МПа;

при d = 16 - 20 мм s_sp £ 420 МПа;

при d = 22 - 32 мм s_sp £ 380 МПа

(напряжение s_sp принимается с учетом потерь по поз. 1 - 5 табл. 4 при g_sp = 1,0; d - диаметр напрягаемой арматуры).

В случае отсутствия по длине элемента поперечной или косвенной арматуры указанные значения s_sp снижается на 40 МПа. При многозвенной передаче усилия на бетон указанные значения s_sp снижаются на 15 %.

При передаточной прочности бетона менее 22 МПа дополнительную поперечную или косвенную арматуру можно не устанавливать лишь при s_sp £ 260 МПа.

5.47 (5.58). Для предотвращения образования продольных трещин у торцов предварительно напряженных изгибаемых элементов вследствие передачи усилий напрягаемой арматуры на бетон рекомендуется отгибание части продольной напрягаемой арматуры у опор элемента и распределение ее на торце равномерно по высоте; при этом часть отогнутой арматуры допускается выводить на верхнюю грань элемента.

Если напрягаемая продольная арматура располагается сосредоточенно у нижней или у нижней и верхней граней элемента, у торцов необходимо предусматривать дополнительную напрягаемую или ненапрягаемую поперечную арматуру, располагая ее на участке длиной не более 1/4 высоты элемента.

Напрягаемая поперечная арматура должна напрягаться ранее натяжения продольной арматуры усилием не менее 15 % усилия натяжения всей продольной арматуры растянутой зоны опорного сечения.

Ненапрягаемая поперечная арматура должна быть надежно заанкерена по концам приваркой к закладным деталям. Сечения этой арматуры в конструкциях, не рассчитываемых на выносливость, должно быть в состоянии воспринимать не менее 20 %, а в конструкциях, рассчитываемых на выносливость, - не менее 30 % усилия в продольной напрягаемой арматуре нижней зоны опорного сечения, определяемого расчетом по прочности (т.е. равного R_sA_sp).

Допускается также применять приопорную поперечную арматуру в виде корытообразных сеток, охватывающих нижнюю продольную арматуру.

5.48 (5.57). Местное усиление участков предварительно напряженных элементов под анкерами напрягаемой арматуры, а также в местах опирания натяжных устройств рекомендуется выполнять установкой закладных деталей или дополнительной поперечной арматуры и увеличением размеров сечения элемента на этих участках.

Сварные соединения арматуры 5.49 (5.32). Арматура из горячекатаной стали гладкого и периодического профилей, термически упрочненной стали классов Ат-IIIC и Ат-IVC и обыкновенной арматурной проволоки, а также закладные детали должны, как правило, изготовляться с применением для соединения стержней между собой и с плоскими элементами проката контактной сварки - точечной и стыковой. Допускается применение дуговой сварки - автоматической и полуавтоматической, а также ручной согласно указаниям п. 5.53. Стыковые соединения упрочненной вытяжкой арматуры класса А-IIIв должны свариваться до ее упрочнения.

Сварные соединения стержневой термически упрочненной арматуры классов АТ-V и Ат-VI, высокопрочной арматурной проволоки и арматурных канатов не допускаются.

5.50 (5.33). Типы сварных соединений и способы сварки арматуры и закладных деталей должны назначаться с учетом условий эксплуатации и свариваемости стали, технико-экономических показателей и технологических возможностей предприятия-изготовителя в соответствии с указаниями государственных стандартов и нормативных документов на сварную арматуру и закладные детали железобетонных конструкций (см. обязательные приложения 3 и 4 СНиП 2.03.01-84).

5.51 (5.34). В заводских условиях при изготовлении сварных арматурных сеток, каркасов и соединений по длине отдельных стержней следует применять преимущественно контактную точечную и стыковую сварку, а при изготовлении закладных деталей - автоматическую сварку под флюсом для тавровых и контактную рельефную сварку для нахлесточных соединений.