Конструирование железобетона – хомуты и хомуты на кручение

Архив рассылки "Непрошеные советы" для начинающих проектировщиков. Выпуск № 11.

Доброе утро!

В очередном выпуске Непрошеных советов я хочу начать разговор о хомутах, шпильках, поддерживающих каркасах и прочих изделиях из гладкой арматуры. Думаю, что эта тема охватит несколько выпусков – настолько она обширна.

Наилучшим учебником для начинающих заслуженно является «Руководство по конструированию железобетонных конструкций», изданное в Москве в далеком 1978 году (признаюсь, до моего рождения). Хуже за эти годы оно не стало, и все также просто и ясно объясняет, где какую арматуру применять. Картинки для сегодняшней рассылки я взяла именно из этого руководства.

Гладкая арматура (класс А240С по ДСТУ 3760 или АI по ГОСТ 5781) играет незаменимую роль в конструировании. По результатам расчета мы подбираем из гладкой арматуры поперечное армирование – в виде плоских сварных каркасов, но все чаще – в виде вязаных хомутов. Но помимо этого в тени остаются многие конструктивные требования, соблюдать которые проектировщик обязан. Правильно посчитанный, но законструированный с ошибками объект может стать аварийным.

Хомуты

Во всех стержневых элементах (балки, колонны, подколонники фундаментов, монолитные пояса) может  использоваться поперечная арматура в виде вязаных хомутов.

Разновидности хомутов в железобетоне

Поперечная арматура работает против трещин. При расчете любого элемента определяется поперечная сила – вот она и воздействует на элемент так, что могут возникнуть поперечные или наклонные трещины. В зависимости от величины этой силы определяется требуемый диаметр и шаг поперечной арматуры. Но даже если сила слишком мала, хомуты все равно устанавливаются, но с максимально допустимым нормами конструирования шагом. Есть правило при армировании любого элемента: в местах установки продольной арматуры обязательна установка поперечной. Проще говоря, арматурные стержни всегда должны располагаться в виде сетки, а в местах пересечения строители свяжут перпендикулярные пруты вязальной проволокой – именно так достигается создание надежного, рабочего вязаного каркаса арматуры.

На рисунке выше изображено три разных хомута. Каждый из них важен в своем конкретном случае.

Начну с конца. На третьем рисунке изображен открытый хомут. Такие хомуты устанавливаются в изгибаемых балках (без кручения), являющихся частью монолитного ребристого перекрытия.

Второй хомут – закрытый. Это наиболее часто встречающийся хомут, используемый в любых стержневых элементах – балках, колоннах, подколонниках и т.д.

Первый хомут предназначен для работы на кручение, о нем я хочу поговорить подробнее. Его концы не просто обвязываются «узелком» вокруг углового стержня – они перенахлестываются на 30 диаметров (при диаметре хомута 8 мм величина перенахлеста 30х8=240 мм). Таким способом обеспечивается целостность хомута в любом его сечении, и при кручении балки (чаще всего такие хомуты устанавливаются именно в балках) он защитит ее от разрушения.

Часто хомуты на кручение игнорируют или вообще не знают о необходимости их использования. Запомните, всегда нужно устанавливать хомуты на кручение в крайних (или обвязочных) балках. Всегда нужно устанавливать хомуты на кручения в балках, на которые с двух сторон опираются перекрытия разных пролетов. Всегда нужно устанавливать хомуты на кручение в балках, на которые с двух сторон опираются перекрытия с разной нагрузкой. Все эти случаи объединяет одно: на балку с одной ее стороны воздействует нагрузка, вызывающая в ней крутящий момент. Особенно он усиливается у опоры балки. Бывают, конечно, случаи, когда крутящий момент слаб, и сечение бетона справляется с ним без хомутов, но эти случаи нужно выявлять расчетом.

Хочу обратить Ваше внимание еще на один момент, который я находила в справке расчетного комплекса Лира, но не находила в другой литературе. Если Вы не считаете в Лире, эта информация все равно пригодится – даже при расчете поперечной арматуры вручную. Возможно, она сложная, может, я не очень доходчиво объясняю, но я настоятельно прошу разобраться с ней, чтобы понимать суть армирования на кручение. Итак, цитирую справку Лиры:

«Результаты подбора арматуры для стержней заносятся в три строки:

СТРОКА 1 - полная арматура, подобранная по I и II группам предельных состояний; от кручения;

СТРОКА 2 – арматура, подобранная по I группе предельных состояний;

СТРОКА 3 - арматура обусловленная кручением (отмечена знаком '*' ).

* Поперечная арматура от кручения – площадь сечения замкнутого внешнего хомута

Решайте сами, как быть с этой информацией – я ей просто поделилась и попытаюсь объяснить на примере, в чем суть такого ограничения. Судя из фразы под звездочкой, при возникновении кручения мы должны установить в балке замкнутые внешние хомуты (охватывающие балку по периметру сечения), площадь сечения которых равна требуемой площади арматуры на кручение.

Разберем на примере, чтобы в итоге стало понятно, что я хочу донести.

Итак, в результатах расчета поперечной арматуры есть две графы: полная и кручение. Кроме того, есть результаты для вертикальной арматуры ASW1 и для горизонтальной арматуры ASW2.

Результат расчета на кручение в Лире

Допустим, возле опоры арматура в балке сечением 400х400 мм следующая: вертикальная ASW1 = 12 см2/м, в том числе на кручение – 5,5 см2/м; горизонтальная ASW2 = 5,5 см2/м, в том числе на кручение – 5,5 см2/м. Что это значит? Сначала разберемся с полной арматурой. В такой широкой балке мы должны поставить четырехсрезный хомут: то есть два хомута – в сумме дающих четыре стержня в одном сечении балки. На рисунке дано три варианта: первый и второй – для случаев без кручения; третий – с хомутами, рассчитанными на кручение.

Виды четырехсрезных хомутов

Если у нас требуется поперечной арматуры 12 см2/м, то принимая шаг арматуры 150 мм (семь пар хомутов на метр балки), мы получим 12/7= в сечении. Так как у нас четырехсрезный хомут, то окончательно диаметр стержня подбираем, деля нужную площадь на количество стержней: 1,72/4= 0,43 см2 – то есть, на первый взгляд, нам подходит стержень диаметром 8 мм (площадь сечения стержня 0,503 см2). Но вернемся к хомутам на кручение, при  шаге 150 мм площадь хомута в сечении требуется 5,5/7=0,785 см2. Именно площадь хомута! Мы не должны при этом делить полученную в расчете арматуру на четыре или даже на два. И это значит, что стержня диаметром 8 мм в хомутах нам не достаточно – нужен стержень диаметром 10 мм (замкнутый внешний хомут). Что же делать? Ставить два хомута из десятки – это и перерасход, и несоблюдение требования о замкнутом внешнем хомуте.

Я предлагаю в таком случае следующее решение (оно совсем не ново, и не мной придумано): установить один замкнутый внешний хомут на кручение из десятки (площадь 0,785 см2) плюс один незамкнутый хомут посередине из шестерки (площадь 0,283 см2). Проверим, удовлетворяется ли для такого варианта полная площадь сечения рабочей арматуры: 0,785*2+0,283*2=2,136 см2 > 1,72 см2 – условие выполнено. На кручение – тоже все обеспечено десяткой.

 

Теперь постараюсь объяснить, почему не достаточно было бы поставить двух хомутов из восьмерки на кручение, а нужно было ставить одну замкнутую внешнюю десятку. Почему при  расчете изгибаемого элемента в расчет идут все 4 поперечных стержня, попадающих в срез балки, а при расчете на изгиб с кручением нужно брать диаметр наружного замкнутого хомута. В «Пособии по проектированию жбк к СНиП 2.03.01-84» приведены расчеты поперечной арматуры балок, работающих как на изгиб, так и на изгиб с кручением. Так вот, если посмотреть расчет поперечной арматуры в изгибаемых балках (см. формулу 55 и чертеж 13), то поперечная арматура Аsw, участвующая в расчете равна сумме площадей всех поперечных стержней в сечении. А для расчета балки на изгиб с кручением (см. формулу 169), Аsw1 – это уже площадь сечения одного поперечного стержня. Потому что при кручении в работу включается лишь стержень, расположенный у растянутой наружной грани, в то время как при чистом изгибе работают все поперечные стержни сечения.

Армирование балки хомутами в случае кручения

Надеюсь, я прояснила для Вас ситуацию с поперечной арматурой, особенно – с хомутами, работающими на кручение. В следующем выпуске я продолжу разговор о гладкой арматуре и напишу о требованиях к армированию балок и колонн.

Успешной Вам работы!

С уважением, Ирина.


Комментарии   

+1 #1 ИринаТажибова 10.05.2015 14:27
Познавательный комментарий. Спасибо
Цитировать
+1 #2 Иринa 10.05.2015 20:52
Благодарю за отзыв.
Цитировать
+1 #3 Юлия 19.01.2016 12:51
Ирина, спасибо за статью!
Не подскажете, можно ли допустим устанавливать рядом(вплотную) по длине балки два хомута, чтобы выйти на требуемую по расчету поперечную арматуру? Подтверждения данной мысли пока не нашла, опровержений вроде бы тоже.
Цитировать
0 #4 Иринa 19.01.2016 14:30
Юлия, какое сечение балки? Намного рациональней установить 4-срезный хомут, так поперечная арматура будет распределена по сечению равномерно.
А вообще в Пособии по проектированию ЖБК есть раздельчик "Минимальные расстояния между стержнями арматуры" (или что-то вроде того). Там нет конкретных указаний по хомутам, но есть допущение устанавливать арматуру вплотную. Но при этом должны быть обеспечены условия по бетонированию - чтобы бетон распределился качественно в конструкции и можно было вообще его туда уложить. Почитайте.
Цитировать
0 #5 Юлия 19.01.2016 15:01
Ребро плиты. Общая высота 92 см, ширина ребра 70 см, эффективная ширина полки 130 см. Толщина плиты 22 см. Балки мощные ), все в арматуре. Нижняя 7 стержней ф20-25.
Поперечная выходит, если 4 стержня в сечении, то диаметр 14 с шагом 10 см(опорные зоны). При арматуре А500С. Сварной каркас.
Честно говоря хотела хомуты, но их в сечении многовато получается, сложно бетон уплотнять будет думаю.
Про хомуты расположенные вплотную - думаю не совсем хорошо. Хуже работают, ну а вдруг можно :-)
Цитировать
0 #6 Иринa 19.01.2016 18:29
Если есть возможность избежать "вдруг можно", лучше избегать и использовать проверенные методы. Арматура 14 с шагом 100мм в приопорных зонах при таком сечении балки - вполне нормальное решение. Что в нем Вас смущает?

Смешивать сварные каркасы с вязаными хомутами - не очень приятная работа для строителей, если есть возможность, поговорите с кем-то со стройки.
Цитировать
0 #7 Сергей 06.04.2016 22:40
Пост #3, Юлия. По поводу рядом стоящих хомутов думаю применимо то же правило, что и для спаренных стержней арматуры - п.2,18 "Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций"
Цитировать
0 #8 Александр 16.09.2016 10:48
Доброго времени суток, у меня с коллегами разошлись взгляды по армированию поперечной арматурой обрамляющей балки в теле монолитной плиты. Случай следующий: безригельное перекрытие 200мм с пролетом 4.5м на колоннах, в нем отверстие по середине плиты размером 3,5х0,4м. Сама обрамляющая отверстие балка представляет собой 8 стержней диаметром 20 мм по краям отверстия в плите толщиной 200мм. Стержни 20мм продольные замкнуты двумя кольцами с перехлестом, я предлагал внутренние стержни балки крепить с-образными шпильками. Ясное дело, что кольца с перехлестом более надежное крепление, но правы ли мои коллеги, настаивая на том что только замкнутыми хомутами с перехлестом допустимо армировать край плиты. В отверстие будут установлены вентканалы с поэтажной разрезкой. Высота этажа 3м.
Цитировать
0 #9 Иринa 16.09.2016 20:53
нормативных требований нет, поэтому кто насколько перестрахуется :-)
вообще если порассуждать, то хомуты здесь лишь для удержания стержней в рабочем положении на период бетонирования (если рядом нет опор). Поперечной силы достойной в плите нет (в пролете-то она вообще к нулю мчит), зачем тогда поперечная арматура? Лишь конструктив - необходимость увязать всё в единый каркас. Но как-то все привыкли в районе вентканалов плиту арматурой фаршировать (и я тоже), вот и делаем... Где нужны замкнутые хомуты, почитайте в руководстве по конструированию в разделе балок, сможете тогда отстаивать свое мнение. Также определите поперечную силу и убедитесь расчетом, что хомуты не нужны. Кручение в плите тоже не угроза (это не стержень). Если расчет подтвердит ненужность поперечки, можете ставить хоть С-образки, хоть шпильки.
Цитировать
0 #10 Александр 19.09.2016 10:30
Там как раз опора колонны по краю отверстия, точнее "паук", но все равно в едином монолите, как Вы и сказали кручения нет, есть лишь поперечная сила. Еще упрочнили мою уверенность в своем мнении. СПАСИБО ;-)
Цитировать
0 #11 Иринa 20.09.2016 07:43
Если есть опора, поперечная арматура может быть нужна. Я описывала ситуацию, когда отверстие в пролете.

С пауками не знакома.
Цитировать
0 #12 Александр 28.09.2016 12:57
По расчету на продавливание проходит все без поперечной арматуры. А паук - так называем каркасы в зоне выпусков колонны в направлениях буквенных и цифровых осей колонны.
Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Подписка на статьи

Комментарии

  • Женя 02.12.2016 14:17
    Здравствуйте!Оч ень хотелось бы статью о плоской кровле, о правильных подсчетах ...

    Подробнее...

     
  • Тамара 02.12.2016 12:18
    Добрый день!Хотела бы спросить литературу о шпонках в фундаментах, в ...

    Подробнее...

     
  • Алексей 01.12.2016 08:50
    Не проще ли сразу плиты положить как положено на фундамент. А так вам ...

    Подробнее...

     
  • Александр 30.11.2016 20:47
    Здравствуйте! У меня два вопроса к вашему рамному узлу: зачем заводить ...

    Подробнее...

     
  • Айгуль 30.11.2016 14:22
    а можно ли тогда допустим, положить плиты ПК (пустотки) на землю в ...

    Подробнее...

Яндекс.Метрика