Как осуществляется армирование колонн?

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.

Алгоритм конструирования колонны

После расчета у конструктора на руках оказываются габариты сечения колонны и площадь продольной и поперечной арматуры.
В какой последовательности нужно действовать?
Рассмотрим конструирование на примере.

Понятно, что с опытом конструирования так дотошно выполнять каждый пункт нет необходимости, но в данной статье я хочу изложить все очень подробно.

Пусть у нас будет монолитная колонна второго этажа многоэтажного здания сечением 300х300 мм, высотой 3 м, площадь продольной арматуры колонны Аs = Аs’ = 9,3 см2 (момент в колонне действует в одном направлении); площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,20 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется.

Арматура колонны принята по ДСТУ 3760, класс арматуры А400С (периодического профиля), класс арматуры хомутов А240С (гладкая арматура). Каркас колонны – вязаный. Стержни стыкуются путем нахлестки. Класс бетона В25.

На колонну опирается монолитная балка сечением 350х400(h) cо следующим армированием: нижняя арматура балки 3d16, верхняя арматура балки 2d16.

Шаг 1. Подбираем продольную арматуру колонны.

Заглянем в таблицу из приложения 5 руководства:

Мы видим, что нам подходит либо 2 диаметра 22мм (9,82 см2 > 9,3 см2), либо 3 диаметра 20мм (9,42 см2 > 9,3 см2), либо 4 диаметра 18мм (10,18 см2 > 9,3 см2).

Столько вариантов выбрано для примера, обычно можно обойтись и двумя вариантами, а то и сразу на одном остановиться.
Посчитаем для начала площадь арматуры в итоге.

Если у одной грани будет 2 стержня, то всего их будет 4. Тогда площадь сечения четырех стержней d25 равна 19,64 см2.
Если у одной грани будет 3 стержня, то всего их будет 8. Тогда площадь сечения восьми стержней d20 равна 25,13 см2.
Если у одной грани будет 4 стержня, то всего их будет 12. Тогда площадь сечения двенадцати стержней d18 равна 30,54 см2.

На первый взгляд, можно принять армирование стержнями d25, т.к. площадь сечения в этом случае самая экономичная.

До принятия окончательного решения стоит прорисовать оба сечения арматуры и посмотреть, во что выльется армирование.

При этом не забываем, что при прорисовке нужно учитывать не номинальный, а реальный диаметр стержней, заглянув в ДСТУ 3760:2006, мы узнаем, что размер одного выступа арматуры h равен 0,07dн (для стержней диаметром 18 мм и меньше) и 0,065dн (для стержней диаметром 20 мм и больше).

Определим реальный диаметр стержней (с учетом двух выступов):

d18: 18 + 0,07∙18∙2 = 21 мм;

d20: 20 + 0,065∙20∙2 = 23 мм;

d25: 25 + 0,065∙25∙2 = 28 мм.

Определимся с защитным слоем для рабочей арматуры колонны (таблица 23 руководства): защитный слой должен быть больше 20 мм и больше диаметра стержня рабочей арматуры (18, 20 или 25 мм). По опыту проектирования рекомендую принимать защитный слой для монолитных колонн не менее 25-30 мм.

Расставим стержни для трех вариантов:

Все получилось неплохо. Во всех случаях стержни располагаются равномерно, защитный слой около 25 мм выдержан, минимальное расстояние 50 мм между стержнями в свету (см. 3.68 руководства) соблюдено.

Но теперь мы возвращаемся к исходным данным и вспоминаем, что стержни в колонне стыкуются нахлесткой, а значит, в сечении у нас будут не только нарисованные стержни, а еще и выпуски из колонны нижнего этажа. Добавим к нашим рисунками выпуски (розовым цветом) и посмотрим, что получилось. Выпуски всегда нужно стараться располагать так, чтобы просветы между стержнями были как можно больше (для лучшего бетонирования).

Что мы видим теперь? В колонне, заармированной d18 встречается расстояние между стержнями 32 мм, что меньше допустимых 50 мм. А это значит, что при стыковке стержней внахлестку вариант армирования с 12 стержнями недопустим – качественно забетонировать такие колонны будет невозможно.

Армирование колонн d20 и d25 нас устраивает. Чтобы сделать окончательный выбор, сравним суммарную площадь арматуры (пользуясь таблицей из приложения 5 руководства) и выберем самый экономичный вариант:

8d20: Аsum = 25,13 см2;

4d25: Аsum = 19,64 см2.

Итак, мы останавливаемся на варианте армирования восьмью стержнями d25, т.к. он однозначно экономичнее и менее трудоемок для строителей.

Шаг 2. Подбираем поперечную арматуру.

Из исходных данных мы имеем:

площадь одного хомута в нижнем сечении колонны 0,2 см2 (при шаге хомутов 150 мм), в среднем сечении по расчету поперечная арматура не требуется

Прежде, чем определять диаметр хомутов, определим их шаг. Для начала заглянем в таблицу 25 руководства:

У нас поперечная арматура класса А240С с расчетным сопротивлением 2250 кг/см2 Комментарии