Виды армирования строительных конструкций: способы, схемы и особенности
Армирование — один из ключевых этапов устройства железобетонных конструкций. Правильно подобранная арматура и грамотно разработанная схема армирования позволяют воспринимать растягивающие усилия, ограничивать образование трещин и обеспечивать совместную работу бетона и стали.
Железобетон сочетает два материала с разными свойствами. Бетон хорошо работает на сжатие, однако его сопротивление растяжению значительно ниже. Арматурный каркас принимает значительную часть растягивающих усилий и помогает конструкции сохранять расчетную форму при эксплуатации.
В зависимости от назначения элемента применяют различные виды армирования строительных конструкций: продольное, поперечное, распределительное, конструктивное, местное, косвенное и предварительно напряженное.
На практике схема зависит от типа конструкции, действующих нагрузок, размеров элемента, условий эксплуатации и проектных требований. Поэтому диаметр и шаг стержней нельзя выбирать только по типовой таблице без расчета.
Что такое армирование строительных конструкций
Армирование — это размещение стальных или иных предусмотренных проектом армирующих элементов внутри бетонной конструкции для повышения ее способности воспринимать расчетные воздействия и обеспечения требуемой трещиностойкости и эксплуатационной надежности.
Арматура может располагаться в виде отдельных стержней, сеток, плоских или пространственных каркасов, а в отдельных конструкциях — в виде арматурных канатов.
Основные виды армирования
По расположению и назначению арматуры армирование строительных конструкций условно разделяют на несколько основных видов.
Продольное
Стержни располагаются вдоль основной оси элемента и воспринимают продольные усилия и растягивающие напряжения.
Поперечное
Арматура располагается поперек продольных стержней. Часто используется в балках, колоннах и пространственных каркасах.
Распределительное
Помогает распределять усилия и удерживать рабочую арматуру в заданном положении.
Конструктивное
Устанавливается с учетом конструктивных требований даже там, где отдельные стержни не определяются только расчетом прочности.
Местное
Применяется в зонах концентрации усилий, возле отверстий, опор, узлов и мест передачи значительных нагрузок.
Косвенное
Используется для повышения эффективности работы отдельных зон бетонного элемента и ограничения локальных деформаций.
Продольное армирование конструкций
Продольная арматура устанавливается вдоль основной оси элемента. Она особенно важна для балок, ригелей, колонн, стен, фундаментных элементов и других конструкций, работающих под действием изгиба или продольных усилий.
Где применяется
- монолитные балки и ригели;
- фундаментные балки;
- ленточные и плитные фундаменты;
- железобетонные колонны;
- стены и диафрагмы жесткости;
- монолитные перекрытия.
Поперечное армирование
Поперечная арматура располагается относительно продольных стержней поперек элемента. В балках и ригелях она часто выполняется в виде хомутов, которые объединяют продольные стержни в единый каркас.
Распределительное армирование
Распределительная арматура используется совместно с основной рабочей арматурой. Ее задача определяется расчетной схемой и конструктивными требованиями. В плитах и других плоских элементах система стержней образует сетку, обеспечивающую требуемое пространственное расположение арматуры.
Конструктивное армирование
Конструктивная арматура предусматривается не только исходя из непосредственного расчета несущей способности. Она может быть необходима для формирования и фиксации каркаса, восприятия температурно-усадочных воздействий, ограничения раскрытия трещин и обеспечения требуемой совместной работы отдельных частей конструкции.
Способы армирования конструкций
В строительстве применяют несколько способов формирования арматурной системы. Выбор зависит от конструкции, технологии строительства, требований проекта и условий производства работ.
Стержневое
Армирование отдельными стержнями с заданными диаметрами, длиной и расположением.
Сетками
Используются готовые или изготовленные на объекте сетки из взаимно перпендикулярных стержней.
Плоскими каркасами
Несколько стержней объединяются в плоский сварной или вязаный каркас.
Пространственными каркасами
Применяются в колоннах, балках, сваях и других конструкциях, где необходимо объемное расположение арматуры.
Вязаным способом
Пересечения арматуры соединяются вязальной проволокой с формированием проектного положения стержней.
Сварным способом
Отдельные элементы соединяются сваркой, если выбранный вид арматуры и технология допускают такое соединение.
Вязка арматуры
Вязаные каркасы собирают при помощи вязальной проволоки или специальных приспособлений. Такой способ позволяет соединять пересечения без формирования сварного соединения в каждом узле.
Сварное армирование
Сварные сетки и каркасы позволяют получить геометрически стабильные элементы с заранее заданным расположением стержней. Возможность сварки конкретного проката необходимо учитывать по его характеристикам и требованиям проекта.
Сравнение способов армирования
| Способ | Основное применение | Особенности |
|---|---|---|
| Отдельными стержнями | Фундаменты, стены, плиты, балки | Удобно формировать схему непосредственно по проекту |
| Арматурными сетками | Плиты, полы, стены, площадки | Быстрый монтаж большого количества пересечений |
| Плоскими каркасами | Балки, ригели, стены | Удобно при серийном изготовлении элементов |
| Пространственными каркасами | Колонны, сваи, балки | Формируют объемную систему армирования |
| Вязкой | Монолитное строительство | Соединение выполняется вязальной проволокой |
| Сваркой | Сетки и каркасы | Применяется при соблюдении требований к прокату и технологии |
Армирование различных строительных конструкций
Армирование фундамента
В ленточных и плитных фундаментах арматура формирует пространственную систему, которая должна соответствовать расчетной схеме работы основания и фундаментной конструкции.
Для плитных фундаментов часто используется сетчатое армирование в верхней и нижней зонах. В ленточных фундаментах продольные стержни объединяются поперечными элементами.
Армирование плиты перекрытия
Монолитная плита работает преимущественно на изгиб. Расположение рабочей арматуры зависит от характера изгиба и расчетной схемы. В отдельных зонах может потребоваться дополнительное усиление.
Армирование балки
Балки армируют продольными рабочими стержнями и поперечной арматурой. Пространственный каркас объединяет элементы в единую систему.
Армирование колонн
Колонны обычно имеют продольную арматуру и поперечные элементы, удерживающие продольные стержни в проектном положении и обеспечивающие предусмотренную расчетом работу поперечного армирования.
Армирование стен
Для железобетонных стен применяются вертикальные и горизонтальные стержни, которые могут формировать одну или несколько сеток в зависимости от толщины и расчетной работы элемента.
Армирование свай и свайных ростверков
Сваи часто выполняются с пространственными каркасами. В них особенно важно обеспечить правильное положение продольных стержней, поперечной арматуры и защитного слоя бетона.
Основные конструкции и применяемые схемы армирования
| Конструкция | Основная система | Типичные элементы |
|---|---|---|
| Ленточный фундамент | Продольное + поперечное | Продольные стержни, хомуты |
| Плитный фундамент | Сетчатое | Верхняя и нижняя сетки |
| Монолитная плита | Сетчатое + локальное усиление | Рабочие и распределительные стержни |
| Балка | Продольное + поперечное | Рабочие стержни и хомуты |
| Колонна | Продольное + поперечное | Продольные стержни и хомуты |
| Стена | Вертикальное + горизонтальное | Арматурные сетки |
| Свая | Пространственное | Продольные стержни и спираль/хомуты |
Классы арматуры для железобетонных конструкций
Арматурный прокат классифицируется по установленным стандартами характеристикам. ГОСТ 34028-2016 предусматривает, в частности, классы А240, А400, А500 и А600 для армирования сборных и монолитных железобетонных конструкций. Для предварительно напряженных конструкций стандарт также предусматривает специальные классы проката.
| Класс | Профиль | Область применения |
|---|---|---|
| А240 | Гладкий | Конструктивное, поперечное и вспомогательное армирование в предусмотренных проектом случаях |
| А400 | Периодический | Железобетонные конструкции в соответствии с проектом |
| А500 | Периодический | Широко применяется для монолитного строительства |
| А600 | Периодический | Конструкции с соответствующими расчетными требованиями |
| Ап600 / А800 / А1000 | Периодический | Предварительно напряженные железобетонные конструкции в предусмотренных стандартом случаях |
СП 63.13330.2018 предусматривает применение различных видов арматуры, включая горячекатаную гладкую и периодического профиля, термомеханически упрочненную, холоднодеформированную арматуру и арматурные канаты. Конкретный класс и характеристики должны назначаться проектом.
Как выбирают армирование конструкции
1. Определяется характер работы элемента
Устанавливается, воспринимает ли конструкция изгиб, растяжение, сжатие, поперечные силы или сочетание различных воздействий.
2. Выполняется расчет
По расчетной схеме определяются необходимые площад