Совместная работа арматуры и бетона.

Бетон –искусственный камень, образующийся в результате твердения специально подобранной смеси, состоящей из цемента, заполнителей, воды и добавок. 

Бетон как каменный материал хорошо работает на сжатие и в 10…20 раз хуже на растяжение

Так бетонная балка при изгибе (рис. 1.1) имеет очень низкую несущую способность, разрушаясь со стороны растянутой зоны.

Рис.1.1. Разрушение бетонной балки.

 

Поэтому в растянутой зоне железобетонных конструкций, где возможно образование трещин, устанавливают стальную арматуру, которая одинаково хорошо работает как на сжатие, так и на растяжение, препятствуя дальнейшему разрушению конструкции.

 

    Железобетонная балка (рис. 1.2), в которой  растягивающие усилия воспринимаются установленной внизу арматурой, обладает несущей способностью в 20 раз большей, чем несущая способность бетонной балки одинаковой прочности и размеров. 

Рис.1.2. Разрушение железобетонной балки.

 

Достоинства железобетона:

1) надежность – способность конструкций сохранять свои эксплуатационные качества в течение запроектированного срока службы;

2) индустриальность – возможность механизированного и автоматизированного изготовления  конструкций, а также их монтажа;

3) эффективность совместной работы бетона и арматуры: высокая прочность бетона при сжатии (до 40 МПа), а арматуры – на растяжение (от 240 до 1500 МПа);

4) огнестойкость – способность сохранять прочность при температурах до 1100^оС (металлические конструкции до 700^оС); 

5) долговечность – повышенная способность противостоять агрессивным воздействиям окружающей среды;

6) возможность изготавливать конструкции различной формы;

7) местный строительный материал

8) экологическая безопасность при производстве железобетонных конструкций и их эксплуатации.

 

Недостатки железобетона:

1) большая плотность (ρ = 2500 кг/м³);

2) низкая трещиностойкость конструкций: в растянутой зоне бетона возникают трещины при относительно небольших нагрузках (около 10% от разрушающей);

3) Высокая тепло и звукопроводность.

Для надежной работы арматуры с бетоном необходимо обеспечить следующие конструктивные требования, определяемые по СП 63.13330.2018:

- минимальный защитный слой бетона а _b;

-минимальное количество арматуры, определяемой по минимальному проценту армирования .

 

 

Задача №1.1.

Назначить защитный слой а _b, рабочую высоту сечения h ₀ и определить минимальное количество армирования  для балки прямоугольного сечения:

Дано:

1) Р азмеры поперечного сечения:

-высота сечения  ,мм

-ширина поперечного сечения

 2) условия эксплуатации конструкций здания.

 

Варианты заданий для задачи 1.1 (данные для расчета балки)

№	Имя	Высота сечения, h, мм	ширина сечения, b, мм	условия эксплуатации конструкций здания.
1		600	300	В закрытых помещениях при нормальной влажности
2		500	240	В закрытых помещениях при повышенной влажности
3		400	150	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
4		300	200	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
5		500	250	В закрытых помещениях при нормальной влажности
6		600	300	В закрытых помещениях при повышенной влажности
7		700	350	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
8		800	400	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
9		400	180	В закрытых помещениях при нормальной влажности
10		500	220	В закрытых помещениях при повышенной влажности
11		700	340	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
12		450	200	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
13		500	500	В закрытых помещениях при нормальной влажности
14		700	400	В закрытых помещениях при повышенной влажности
15		800	300	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
16		500	280	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
17		350	250	В закрытых помещениях при нормальной влажности
18		550	200	В закрытых помещениях при повышенной влажности
19		650	320	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
20		50	280	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)

Пример для задачи 1.1.

Назначить защитный слой а _b, рабочую высоту сечения h ₀ и определить минимальное количество армирования .

Дано:

1) Р азмеры поперечного сечения балки:

-высота сечения  ,мм

-ширина поперечного сечения

 2) условия эксплуатации конструкций здания: В закрытых помещениях при нормальной влажности

 

Решение:

По указаниям п.10.3.6 СП 63.13330.2018

Минимальная площадь армирования

● =0,1%=0,001

● b =350 мм

●  - рабочая высоту сечения;

 

а

 

● а = а _s = а _b + - расстояние от нижнего волокна до ц.т.арматуры

а _b – защитный слой бетона по табл.10.1

● а _b =20мм

пусть

● а = а _s = а _b + =40мм;

а =40мм

Минимальная площадь армирования

=0,001∙350мм∙660мм=231мм²

Принимаем нижней зоне 2 стержня

=231мм²

 

 

Принимаем 2Æ16 мм

 

Задача №1.2.

Назначить защитный слой а _b, рабочую высоту сечения h ₀ и определить минимальное количество армирования  для монолитной плиты:

 

 

 

Дано:

1) Р азмеры поперечного сечения:

-высота сечения  ,мм

-ширина поперечного сечения

 2) условия эксплуатации конструкций здания.

 

Варианты заданий для задачи 1.2. (данные для расчета плиты)

№	Имя	Высота сечения, h, мм	ширина сечения, b, мм	условия эксплуатации конструкций здания.
1		180	1000	В закрытых помещениях при нормальной влажности
2		200	1000	В закрытых помещениях при повышенной влажности
3		220	1000	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
4		250	1000	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
5		190	1000	В закрытых помещениях при нормальной влажности
6		200	1000	В закрытых помещениях при повышенной влажности
7		210	1000	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
8		220	1000	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
9		230	1000	В закрытых помещениях при нормальной влажности
10		260	1000	В закрытых помещениях при повышенной влажности
11		300	1000	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
12		180	1000	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
13		200	1000	В закрытых помещениях при нормальной влажности
14		220	1000	В закрытых помещениях при повышенной влажности
15		250	1000	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
16		190	1000	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
17		200	1000	В закрытых помещениях при нормальной влажности
18		210	1000	В закрытых помещениях при повышенной влажности
19		220	1000	На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
20		50	1000	В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)

 

Пример для задачи 1.2.

Назначить защитный слой а _b, рабочую высоту сечения h ₀ и определить минимальное количество армирования  для монолитной плиты перекрытия

 

 

Дано:

1) Р азмеры поперечного сечения балки:

-высота сечения  мм

-ширина поперечного сечения

 2) условия эксплуатации конструкций здания: В закрытых помещениях при нормальной влажности

 

Решение:

По указаниям п.10.3.6 СП 63.13330.2018

1) По п.10.3.6 СП 63.13330.2018

Минимальная площадь армирования

● =0,1%=0,001

● b =1000мм

●  - рабочая высоту сечения;

● а = а _s = а _b + - расстояние от нижнего волокна до ц.т.арматуры

а _b – защитный слой бетона по табл.10.1

● а _b =20мм

пусть

● а = а _s = а _b + =30мм;

а =30мм

Минимальная площадь армирования

=0,001∙1000мм∙150мм=150мм²

Принимаем на 1 п.м.:

5 стержней (с шагом s=200мм)

=150мм²

Принимаем 5 Æ 8мм

 

4 стержня (с шагом s=250мм)

Принимаем 4 Æ 8мм