Сечение арматуры таблица: Таблица арматуры. Площадь поперечного сечения

Строительные нормы и правила, такие как ACI 318-19, обеспечивает минимальный коэффициент армирования для различных железобетонных элементов, таких как балки и колонны.

1. Минимальный коэффициент армирования в балках

В железобетонных балках, если прочность на изгиб участка с трещинами ниже, чем момент, вызвавший растрескивание участка, ранее не имеющего трещин, то балка разрушится при образовании первого изгиба треснуть, не выказывая никакого беспокойства.

Минимальный коэффициент армирования, который можно рассчитать с помощью уравнения, предоставленного ACI 318-19, может предотвратить преждевременный выход из строя бетонной балки. Минимальную арматуру для балок можно рассчитать, используя следующее выражение:

Где:

A _s,min : минимальная площадь стали, мм ²

fc’: прочность бетона на сжатие, МПа

fy: предел текучести стали, МПа

b _w : ширина стенки в тавровой балке и ширина балки в прямоугольной балке, мм

d: эффективная глубина, измеренная от предела сжатия бетона до центра стальных стержней, мм

Рисунок-1: Продольные и поперечные арматурные стержни

2. Минимальный коэффициент армирования в плитах

Минимальная площадь армирования для плиты представляет собой температурную и усадочную арматуру, устанавливаемую для контроля трещин, вызванных усадкой бетона и колебаниями температуры. Не требуется предусматривать площадь армирования больше температурно-усадочной арматуры.

As= ρbd Уравнение 2

As: усадка и термоупрочнение, мм 9Рис. Коэффициент армирования в однородном фундаменте

Минимальный коэффициент армирования для однородного фундамента такой же, как у плиты, т.е. коэффициент армирования при температуре и усадке.

4. Минимальный коэффициент усиления в колоннах

Минимальный коэффициент армирования колонн требуется для обеспечения сопротивления изгибу, который может возникнуть независимо от результатов анализа. Это также необходимо для уменьшения эффекта усадки и ползучести бетона при длительных сжимающих напряжениях.

Минимальный коэффициент армирования в колонне предотвращает деформацию стальных стержней под длительной эксплуатационной нагрузкой. ACI 318-19 определяет минимальный коэффициент продольной арматуры для колонны, равный 0,01 общей площади колонны.

5. Минимальная арматура для соединений между монолитными элементами и фундаментом

Минимальная площадь арматуры, которая пересекает монолитную колонну или пьедестал и поверхность сопряжения с фундаментом, должна составлять 0,005 общей площади поддерживаемого элемента.

Максимальный коэффициент армирования — это верхний предел количества стали, которое может быть помещено в бетонные элементы. Он обычно предоставляется по разным причинам, которые обсуждаются ниже:

1. Максимальный коэффициент усиления в балках

Максимальный коэффициент армирования балок предусмотрен для предотвращения разрушения бетона, что является нежелательным видом отказа и предотвращается кодом ACI. Это также позволяет избежать использования чрезмерной площади стали, что не дает реальных преимуществ. Следовательно, это помогает сэкономить при проектировании бетонных балок.

Если балка имеет более высокий коэффициент армирования, чем максимальный коэффициент армирования, она называется переармированной бетонной балкой и обычно разрушается при сжатии.

Переармированная бетонная балка разрушается при сжатии до того, как полностью используется потенциал стальных стержней. Максимальный коэффициент армирования балок можно рассчитать по уравнению 3.   

2. Максимальный коэффициент армирования в колоннах

разработанные колонны аналогичны испытательным образцам в соответствии с ACI 318.19..

Максимальный коэффициент армирования для колонн составляет 0,08 от общей площади колонны. Это обеспечивает экономию при проектировании колонн и предотвращает скопление стали, которое в противном случае препятствует правильной укладке бетона.

На практике рекомендуется учитывать максимальный коэффициент армирования, равный 0,04 от общей площади колонны, чтобы избежать чрезмерного армирования в местах стыковки стальных стержней.

Аналогично рассмотренному выше минимальному армированию на изгиб, ACI 318-19 устанавливает минимальный коэффициент армирования для поперечного сдвига в балках и т. д.

1. Минимальный коэффициент поперечной арматуры в балках

Минимальная площадь сдвиговой арматуры должна быть обеспечена во всех областях балки, где приложенный сдвиг превышает половину расчетной прочности бетона на сдвиг.

Минимальная поперечная арматура (A _v,min ) в балках должна быть большей из следующих величин: s/f _yt ) Уравнение 4

A 9Уравнение 5 напряжение стального стержня хомута, МПа

2. Минимальное продольное и поперечное армирование в монолитных стенах

Если прилагаемый в плоскости сдвиг (V _u ) монолитной стены равен или меньше значения, полученного из уравнения 6, используйте значения, указанные в таблице 1, в качестве минимального армирования как в продольном, так и в поперечном направлении.

Однако, если сдвиг в плоскости (V _u ) больше, чем значение, полученное из уравнения 6, тогда ( ρt = 0,0025), а значение ( ρℓ ) является наибольшим из 0,0025 и результат уравнения 7.

Где:

h _w : высота всей стены от основания до верха, мм

l _w : длина всей стены, мм

Поперечная арматура для стен

Рис. 3: Продольные и поперечные арматурные стержни в бетонной стене

Минимальное армирование — это самая низкая стальная зона, которая предотвращает раннее пластическое разрушение балки, когда бетон теряет свою прочность на растяжение из-за приложенных нагрузок.

Почему в балке предусмотрена арматура с минимальным сдвигом?

1. Для предотвращения внезапного обрушения балки при разрыве бетонного покрытия и потере связи с растянутой сталью.
2. Чтобы избежать хрупкого разрушения при сдвиге, которое может произойти без поперечной арматуры
3. Предотвратить разрушение при растяжении из-за усадки и термических напряжений, а также внутренних трещин в балке
4. Для удержания продольных стальных стержней во время бетонирования.

Каков минимальный коэффициент армирования в колонне?

Минимальный коэффициент армирования колонны составляет 0,01.

Как рассчитать минимальную площадь армирования колонны?

Минимальная площадь арматуры в колонне равна общей площади колонны, умноженной на 0,01.

Почему в плитах используют усадочное и температурное армирование?

Бетонная плита расширяется и сжимается при колебаниях температуры. Когда свежий бетон схватывается и быстро теряет влагу, бетон дает усадку и создает напряжение в бетоне. Сжатие и расширение бетона приводит к развитию трещин, если это не учтено при проектировании.
Итак, термоусадочное армирование предназначено для предотвращения образования трещин из-за колебаний температуры и усадки бетона

Подробнее

Проектирование прямоугольной железобетонной балки

Железобетонная плита. Руководство по проектированию и детализации IS456: 2000

Текст Джонатана Охшорна «Конструкционные элементы», третье издание

Железобетон: Текст Джонатана Охшорна «Конструкционные элементы», третье издание Джонатана Охшорна «Конструкционные элементы для архитекторов», третье издание 903 Контакт 3, третье издание 903 Builders 903 | калькуляторы структурных элементов | мягкая обложка и pdf | « предыдущий раздел | следующий раздел » | содержание

Содержание | 1. Введение в проектирование конструкций | 2. Нагрузки | 3. Дерево | 4. Сталь | 5. Железобетон

Введение в железобетон | Свойства материала | Секционные свойства | Подходы к проектированию | Строительные системы | Натяжные элементы | Столбцы | Балки | Соединения | Ч. 5 Приложение

Бетонные колонны отливают в формы, содержащие матрицу из стальной арматуры. Это подкрепление
распределяется только по периметру опалубки по схеме, предназначенной для удержания бетона,
так же, как песок будет ограничен, если его поместить в стальной барабан. В обоих случаях (песок в стальной
барабан; бетон в стальной «клетке»), способность материала выдерживать осевое сжимающее напряжение равна
чрезвычайно увеличивается из-за присутствия ограничивающей стали, независимо от того, способствует ли сталь
непосредственно к опоре внешней нагрузки.

Анкеры и спирали

Для колонн обычно используются два вида стальной арматуры: серия квадратных или прямоугольных
стяжки (рис. 5.16 а ), расположенные горизонтально вокруг минимум четырех продольных стальных стержней; или непрерывную круглую спиральную проволоку (рис. 5.16 b ), обернутую как минимум вокруг шести продольных стержней. Связанные колонны обычно имеют прямоугольную форму, а спиральные колонны обычно имеют круглую форму, но любой тип армирования может использоваться для любого поперечного сечения колонны. В целом спиральная арматура обеспечивает более надежное удержание бетона и более пластичный тип разрушения, чем связанные колонны;
Коэффициенты снижения прочности для спиральных колонн по сравнению со связанными колоннами учитывают эту относительную безопасность.
фактический дизайн стяжек и спиралей основан на довольно простых рекомендациях, обобщенных в Таблице A-5.4 Приложения. Приведенные ниже примеры проектирования и анализа не включают вычисление связи или
шаг и размер спирали.

Рисунок 5.16: Закрепление продольных стержней с помощью ( a ) связей; и ( b ) спиральная арматура

Конструкция из бетона и продольной стали

Количество продольной стали в железобетонных колоннах, измеренное по соотношению
площадь стали к общей площади колонны (коэффициент армирования) должна находиться между двумя предельными значениями.
нижний предел в 1% обеспечивает минимальное количество стали для защиты от разрывов из-за непредвиденных изгибающих моментов; верхний предел 8% предотвращает переполнение стальных стержней внутри
бетонная опалубка. Поскольку продольная арматура колонны обычно сращивается и, следовательно,
удваивается по площади — там, где верхний столбик отливается над нижним столбиком (см. рис. 5.53), обычно
чтобы ограничить максимальный коэффициент армирования до 4%. Коэффициент усиления определяется как:

(5.1)

где ρ _g = отношение площади армирования продольной стали к общей площади; A _s = площадь поперечного сечения продольной арматуры; и A _g = общая площадь поперечного сечения бетонной колонны независимо от того, является ли колонна прямоугольной или круглой в сечении. Также возможно, что для колонн данной площади поперечного сечения с относительно небольшими нагрузками даже минимальная площадь стали (1% общей площади колонны) может быть больше, чем требуется для сопротивления нагрузке. В таких случаях разрешается рассчитывать требуемую и минимальную площадь стали на основе требуемой части площади бетона, а не всей фактически предоставленной площади бетона, при условии, что эта «требуемая» площадь не менее половина реальной площади. Другими словами, для таких колонн с относительно небольшими нагрузками коэффициент армирования, рассчитанный на основе фактической площади, может составлять всего 0,5 %, но только тогда, когда приложенным нагрузкам можно противостоять, используя только половину площади бетона.

В этой главе предполагается, что устойчивость железобетонной колонны не является фактором ее прочности.
прочность; то есть колонна недостаточно тонкая, чтобы изгиб стал проблемой. Как генерал
эмпирическое правило, бетонные колонны, защищенные от поперечного смещения («перекоса»), с гибкостью
соотношение KL/r , не превышающее 40, редко зависят от соображений стабильности. Приняв радиус вращения прямоугольной колонны примерно равным 0,3-кратному меньшему поперечному сечению
размер столбца, ч (то есть принимая r = 0,3 h ), и принимая коэффициент эффективной длины К = 1,0, получаем KL/r = 1,0 L / (0,3 ч) ≤ 40. Находя отношение длины без связей, L , к минимальному размеру поперечного сечения, h , мы обнаруживаем, что эффектами гибкости обычно можно пренебречь в железобетонных колоннах с осевой нагрузкой, когда л/ч ≤ 12 , Для тонких бетонных колонн необходимо использовать другие методы для учета возможности потери устойчивости.

Для колонн не менее 1½ дюйма бетона оставляют за пределами матрицы арматуры, чтобы защитить его от коррозии и обеспечить огнестойкость (2 дюйма для стержней № 6 или более, если бетон подвергается воздействию погодных условий, или земли; 3 дюйма для всех стержней, если бетон заливается непосредственно на землю — см. Таблицу A-5.1 в Приложении). Для типичных размеров арматуры расстояние от внешней стороны бетонной колонны до осевой линии продольной арматуры можно принять примерно 2½ дюйма или 3 дюйма (рис. 5.17).

Рисунок 5.17: Деталь железобетонного элемента с указанием приблизительного расстояния от осевой линии арматурного стержня до
наружная поверхность бетона

Для железобетонной колонны, подвергаемой чистому осевому сжатию, предельная нагрузка при разрушении представляет собой просто произведение прочности бетона (напряжения разрушения) на его площадь плюс предел текучести продольных стальных стержней, умноженный на их площадь (рис.
5.18).

Рисунок 5.18: Номинальные напряжения при разрушении осевой железобетонной колонны

Прочность бетона на разрушение принимается
как 85% прочности его цилиндра, f _c ‘, так как более
быстрая скорость загрузки испытательных цилиндров (рис.
5.19, кривая a ), по сравнению с нагрузкой фактической
несущие колонны (рис. 5.19, кривая б ), результаты
в более высокой измеренной прочности, чем можно ожидать
для реальных конструкций.

Рисунок 5.19: Диаграммы напряжения-деформации для простого бетона, показывающие ( a ) характеристику быстрого нагружения испытательных цилиндров; и ( b ) характеристика медленного нагружения реальных конструкций

Деформация, при которой
выносливость стержней стальной продольной арматуры зависит
на их предел текучести. Для арматуры класса 60
( f _y = 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм), предел текучести (напряжение, деленное на
модуль упругости) составляет 60/29 000 = 0,002. За
класс 40 ( f _y = 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм), предел текучести составляет
40/29 000 = 0,001. В любом случае провал
напряжение стали можно принять за предел текучести,
f _y , так как уступка уже произошла бы
когда бетон достигает предела прочности при сжатии
(разрушение осаждающей колонны) около 0,003.
Сочетание разрушающих напряжений для бетона и
стали, мы получаем предельную разрушающую нагрузку для аксиально-
loaded column of:

P _n = 0.85 f _c ‘ ( A _c ) + f _y A _s

(5.2)

, где A _s — площадь продольной стали, а A _c — чистая площадь бетона, то есть общая площадь поперечного сечения минус площадь стали.

Для железобетонных колонн с осевой нагрузкой существует два коэффициента запаса прочности по снижению прочности: φ — обычный коэффициент, а α учитывает возможность неосевой нагрузки. Оба фактора зависят от того, является ли колонка завязной или спиральной (см. Приложение, Таблицу A-5.5). Комбинируя эти коэффициенты снижения прочности с учитываемыми нагрузками (обычно 1,2· D + 1,6 L , где определяющими являются постоянная и постоянная нагрузки, согласно Таблице A-2.7 a ), мы получаем уравнения для расчета и расчета железобетонных колонн с осевой нагрузкой. Пример такого уравнения только для статической нагрузки ( D ) и динамической нагрузки ( L ), где P _u – факторизованная или «расчетная» нагрузка:

P _u = 1,2D + 1,6 L ≤ φα(0,85 f _c ‘ A _c + f _y A _s )

(5.3)

Example 5.1 Analyze axially-loaded reinforced concrete column

Calculator

Problem definition. При условии, что f _c ‘ = 4 тыс. фунтов/кв.дюйм и f _y = 60 тыс.фунтов/кв.дюйм, найти номинальную разрушающую способность 10-дюймовой 10-дюймовой связанной прямоугольной колонны с 4 стержнями № 9, нагруженной в осевом направлении, как показано на рисунке 5.20. Может ли эта колонна выдержать динамическую нагрузку в 100 тысяч фунтов и постоянную нагрузку в 100 тысяч фунтов?

Рисунок 5.20: Сечение колонны для примера 5.1

Обзор решения. Найти бетонные и стальные участки; умножьте на напряжения разрушения для бетона и стали
и добавить вместе для максимальной емкости. Умножьте предельную грузоподъемность на коэффициенты снижения прочности и
сравните с факторизованными нагрузками, чтобы определить, достаточна ли мощность для данных нагрузок.

Решение проблемы

1. Из Таблицы Приложения A-5.2, стальной участок для 4 № 9бары, A _с = 4,00 дюйма ² .

2. Площадь бетона, Ас = А _г – А _с = 10 10 – 4,00 = 96 дюймов ² .

3. From Equation 5.2, the nominal capacity or failure load, P _n = 0.85 f _c ‘ A _c + f _y A _s = 0,85(4)(96) + 60(4,00) = 566,4 тысяч фунтов.

4. Из таблицы приложения A-5.2 коэффициенты снижения прочности для связанной колонны: φ = 0,65 и α = 0,80.

5. На основе уравнения 5.3 проверьте, является ли P _u = 1,2 D + 1,6 L ≤ φα2( P _{4 n} ). Получаем: P _u = 1,2 D + 1,6 L = 1,2(100) + 1,6(100) = 280 тысяч фунтов; и φα( P _n ) = (0,65)(0,80)(566,4) = 294,5 тысяч фунтов. Следовательно, с P _u ≤ φα( P _n ), емкость достаточная и колонка в порядке.

6. В этом примере были заданы все параметры столбца. Тем не менее, мы все еще можем проверить, что колонна имеет приемлемое соотношение армирования и что стержни подходят к поперечному сечению. Используя уравнение 5.1, мы проверяем, что коэффициент армирования находится в пределах от 1% до 8% (т.е. между 0,01 и 0,08):0326 A _г = 4,00/100 = 0,040, поэтому коэффициент армирования в порядке. Используя Таблицу Приложения A-5.3, мы находим, что для 2 стержней № 9 в одной строке нам нужно 7,94 дюйма. Поскольку у нас фактически 10 дюймов, стержни подходят.

Пример 5.2 Расчет осевой железобетонной колонны с предполагаемыми размерами поперечного сечения

Калькулятор

Постановка задачи. Принимая, что f _c ‘ = 3 тыс.фунтов/кв.дюйм и f _y = 60 тыс.фунтов/кв.дюйм, найдите требуемую площадь стальной поверхности для осевой нагрузки 12-дюймовой квадратной связанной железобетонной колонны, несущей постоянную нагрузку (D ) в размере 150 кипов и
динамическая нагрузка (L) 100 тысяч фунтов. Выберите размер полосы.

Обзор решения. Используйте уравнение 5.3, связывающее приведенную прочность с факторизованными нагрузками, и решите для стали
область. Площадь бетона в поперечном сечении колонны находится путем вычитания площади стали.
от габаритных размеров поперечного сечения; то есть A _c = A _g – A _s . Проверьте пределы коэффициента армирования и
подходит бар.

Решение проблемы

1. Из уравнения 5.3: P _U = 1,2 D + 1,6 L ≤ φα (0,85 F _C ‘ A F _C ‘ 6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666632. 9. ‘. А _с ). Нахождение коэффициентов снижения прочности, φ
и α, из Таблицы Приложения A-5.5 получаем:

1,2(150) + 1,6(100) ≤ (0,65)(0,80)[0,85(3)(144 – A _s ) + 60 А _с ].

340 ≤ (0,52)[367,2 – 2,55 А _с + 60 А _с ].

653,85 ≤ 367,2 + 57,45 А _с .

57,45 А _с ≥ 286,65.

А _с ≥ 4,99 дюйма ² . Это необходимая стальная площадь для продольных стержней.

2. Из Таблицы Приложения A-5.2 выберите 4 стержня № 10 с фактическим A _s = 5,08 дюйма ² . Для симметрии количество стержней ограничено 4, 6, 8 и так далее.

3. Используя уравнение 5.1, убедитесь, что коэффициент армирования находится в пределах от 1% до 8% (т. е. от 0,01 до 0,08): = 5,08/144 = 0,035, поэтому коэффициент армирования в порядке. Используя таблицу приложения A-5.3, мы находим, что для двух стержней № 10 в одной строке нам нужно 8,38 дюйма. Поскольку у нас фактически 12 дюймов, стержни подходят.

Пример 5.

3 Расчет осевой железобетонной колонны с коэффициентом армирования, принятым равным

Калькулятор

Постановка задачи. При условии, что f _c ‘ = 5 тысяч фунтов/кв. дюйм и f _y = 60 тысяч фунтов/кв. D ) 150 тысяч фунтов и временная нагрузка ( L ) 125 тысяч фунтов. Выберите размер полосы. Проверьте соотношение армирования и посадку стержня.

Обзор решения. Используйте уравнение 5.3, связывающее приведенную прочность с факторизованными нагрузками, и решите для брутто
область. При коэффициенте армирования, ρ _g , предполагаемой площади бетона в поперечном сечении колонны, A _c = (1,00 – ρ _g ) A _g стали площадь, А _с = ρ _г А _г . Найдите требуемую площадь брутто, выберите размеры колонны (в данном случае диаметр колонны) и действуйте, как в примере 5. 2, с известной площадью брутто. Проверьте пределы соотношения армирования и посадку стержня.

Проблемное решение

1. Из уравнения 5,3: P _U = 1,2 D + 1,6 L ≤ φ1 (0,85 + 1,6 L ≤ φα (0,85 + 1,6 L ≤ φα (0,85 + 1,6 L ≤ φα (0,85 + 1,6 L ≤ a a (0,85 + 1,6 L ≤ φα. + f _y A _s ). Поскольку A _c = (1,00 – ρ _г ) A _г и стали
площадь, А _с = ρ _г A _G , мы получаем:

P _U = 1,2 D + 1,6 L ≤ φα [0,85 F _C ≤ φα [0,85 F _C ≤ φα (0,85 F _C ≤ φα) A _g + f _y ρ _g A _g ]

Выбор коэффициента усиления несколько произволен; выбираем ρ _г = 0,04; тогда, используя коэффициенты снижения прочности, φ и α, найденные из Таблицы Приложения A-5. 5, мы получаем:

1,2(150) + 1,6(125) ≤ (0,75)(0,85)[0,85(5)(1,00 – 0,04) A _г + 60(0,04) A _г ].

380 ≤ (0,6375)[4,08 A _г + 2,40 A _г ].

596,1 ≤ 6,48 А _г .

A _г ≥ 91,99 дюйма ² ; начиная с A _г = πr ² , требуемый радиус для бетонной колонны, r = =
5,41 дюйма. Таким образом, требуемый диаметр d = 2 r = 2(5,41) = 10,8 дюйма. Фактический диаметр, который мы выбираем, может быть как больше, так и меньше этого «требуемого» диаметра, поскольку он был рассчитан на основе желаемого коэффициента армирования, который нет необходимости — и не может быть — точного соответствия на практике (поскольку фактическая выбранная площадь стержня обычно превышает требуемую площадь, и поскольку фактический диаметр столбца округляется до ближайшего дюйма или «четного» дюйма. Поэтому мы выбираем столбец диаметра, близкого к требуемому значению, скажем, 10 дюймов, и действуйте, как в примере 5.2, с заданной общей площадью колонны.0003

2. Из уравнения 5.3: P _U = 1,2 D + 1,6 L ≤ φα (0,85 F _C ‘ A F _C ‘ 66666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666тели . А _с ). Коэффициенты снижения прочности, φ и α, из Таблицы Приложения A-5.5 уже были найдены, общая площадь круглой колонны диаметром 10 дюймов составляет πr ² = π 52 = 78,54 в ² , и получаем:

1,2(150) + 1,6(125) ≤ (0,75)(0,85)[0,85(5)(78,54 – А _с ) + 60 А _с ].

380 ≤ (0,6375)[333,8 – 4,25 A _с с + 60 A _с ].

596,1 ≤ 333,8 + 55,75 А _с .

55,75 А _с ≥ 262,3.

А _с ≥ 4,71 дюйма ² . Это необходимая стальная площадь для продольных стержней.

3. Из Таблицы Приложения A-5.2 выберите 6 стержней № 8 с фактическими А _с = 4,74 дюйма ² . Для спиральных колонн количество стержней должно быть не менее 6.

4. Используя уравнение 5.1, проверьте, что коэффициент армирования находится в пределах от 1% до 8% (то есть между 0,01 и 0,08): ρ _г = A _s / A _g = 4,74/78,54 = 0,060, поэтому коэффициент армирования в порядке. Используя Таблицу Приложения A-5.3, мы находим, что для 6 стержней № 8 в колонне нам нужен диаметр 10,00 дюймов. Так как у нас фактически есть 10-дюймовый диаметр, стержни подходят.

Фактический коэффициент армирования, ρ _г = 0,060, намного выше, чем наше исходное предполагаемое значение ρ _г = 0,04.

Published by admin

View all posts by admin