Выполняется армирование колонн пространственными каркасами. Вяжут и сваривают каркасы из арматуры рабочей и конструкционной. Используются схемы армирования с продольными стержнями, поперечными хомутами, сетками, усиливающими спиралями и стяжками.
Стальные пространственные каркасы работают внутри железобетонных колонн на растяжение, изгиб, кручение и сдвиг. Поэтому основная характеристика арматуры предел текучести. Для лучшего сцепления с бетоном наружная поверхность имеет неровную поверхность – рифление.
- АI – соответствует зарубежному А240;
- АII – аналог А300;
- АIII – то же самое, что и А400;
- АIV – аналог А600;
- АV – соответствует А800;
- Специальный – А500С.
Цифра указывает предел текучести в МПа. Вся арматура рифленая, кроме гладкой АI (А240). В документации используется двойная запись, российская снаружи, по западным стандартам в скобках.
До 90-х годов прошлого века применялось только кольцевое рифление. Позже появились варианты серповидного двух и четырехстороннего, резьбового рифления.
Прутки и рулонный прокат могут соединяться между собой по длине обжимными и резьбовыми муфтами. Арматура с серповидным и кольцевым рифлением стоит дешевле в производстве. Но, требует применения более дорогой техники на стройплощадке для гидравлического обжима муфт.
Армирующий каркас собирается из продольных стержней и поперечных П-образных хомутов. Либо проволочными стяжками, либо точечной сваркой. Устанавливается в опалубку, остается в бетоне весь срок эксплуатации. В круглых колоннах поперечные хомуты имеют вид кольца, соответственно.
К сожалению, методика преднапряженных конструкций из железобетона не пригодна для строительства по месту. Чаще применяется в готовых плитах перекрытия, которые проще укладывать на место. Самый экономичный вариант для отливки ЖБ колонн по месту – это использовать стержневую арматуру с серповидным рифлением класса А500С и А500СП. Из типовых марок сталей Ст3 спокойного, полуспокойного раскисления, 18ГС и 20ГСФ.
Защитный слой
Защитным слоем принято называть корку бетона поверх арматурного стержня, хомута. Назначение защитного слоя не ограничивается предотвращением коррозии стальной арматуры. Еще от повышает огнестойкость конструкции, обеспечивает устройство стыковки и анкеровки, совместной работы цементного камня и стали.
| Условия эксплуатации конструкций зданий | Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее |
| В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности | 20 |
| В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) | 25 |
| На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) | 30 |
| В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в монолитных фундаментах при наличии бетонной подготовки | 40 |
| В монолитных фундаментах при отсутствии бетонной подготовки (только для нижней рабочей арматуры) | 70 |
В сборных конструкциях армирование круглых колонн выполняется с защитным слоем рабочей арматуры на 5 мм меньше табличных значений. Для конструкционной арматуры табличные размеры уменьшают на 10 мм. С другой стороны, запрещено армирование колонны 400х400 мм с размером защитного слоя меньше 10 мм либо диаметра стержня, конструкционной или рабочей.
При толщине защитного слоя стойки больше 50 мм в него дополнительно укладывается согнутая в цилиндр сетка с площадью сечения от 0,05 мм. Это конструкционное армирование.
Расстояния в свету
Выполняется армирование колонны 300х300 мм и других типоразмеров, в том числе, с учетом расстояния между прутками в свету:
- не менее трех диаметров прутка;
- больше среднего размера фракции наполнителя бетона;
- до 400 мм для рабочей продольной арматуры.
Продольное армирование колонн
В СП 28.13330 указан минимальный диаметр арматуры в колонне от 12 мм. Рекомендовано использовать стержни одинакового диаметра. Однако допускается применение двух типоразмеров. В этом случае толстая арматура смещается в углы, тонкая располагается на гранях.
Поперечное армирование колонн
В нижней таблице приведена зависимость диаметров арматуры продольной и поперечной:
| Каркас | Диаметр арматуры поперечной в зависимости от диаметра арматуры продольной, мм | |||||||||
| 40 | 36 | 32 | 28 | 25 | 22 | 20 | 18 | 16 | 12 | |
| Вязаный | 10 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Сварной | 10 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 | 5 | 5 | 4 | 3 |
Зачем нужна поперечная арматура в колонне из железобетона, можно понять из характеристик конструкционных материалов:
- бетон воспринимает колоссальные нагрузки на сжатие;
- сталь работает на растяжение, кручение, изгиб, сдвиг;
- в железобетоне свойства материалов объединяются.
Допустимый минимальный шаг поперечной арматуры в колонне составляет 12 и 15 диаметров прута для вязаных, сварных каркасов, соответственно. Максимальный шаг 400 мм и 500 мм при показателе расчетного сопротивления сжатию 450 – 500 кгс/см² и менее 400 кгс/см², соответственно.
Проволочные и стержневые сетки косвенного армирования в колонне необходимы для придания каркасам проектной формы, усиления защитного бетонного слоя, прочих вспомогательных задач.
Анкеровка
В регламенте СП 63.13330 допускается армирование колонны 500х500 мм с анкеровкой следующих типов:
- при помощи анкерных устройств – головка высаженная, гайка, шайба, пластина регулировочная и так далее;
- с монтажом изделий типа сварных сеток и П-образных стержней;
- с приваренными поперечными стержнями;
- при помощи загнутого конца в форме петли, лапки или крюка;
- прямым стержнем.
Анкеры применяются для замоноличивания консоли опоры с балками и плитами перекрытий. При этом в плиту может вмуровываться подошва, средняя часть, оголовок стойки. Длина анкеровки минимальная либо 200 мм, либо 15 диаметров прутка.
Соединения
Для ненапрягаемой арматуры допустимы следующие варианты соединения:
- муфты – резьбовые или под опрессовку;
- сварка – только внахлест;
- вязка – проволочными хомутами, с загибом или с прямыми концами.
Минимальное расстояние соединений в свету на чертеже составляет 30 мм или 2 диаметра стержня. Перепуск в нахлесте должен быть больше 250 мм или 20d.
Гнутые стержни
В 75% случаев армирование монолитной колонны выполняется с выпуском концов прутков в плиты и балки для обеспечения монолитной конструкции силового пространственного каркаса здания.
По умолчанию чертеж изгиба, отгиба должен обеспечивать безопасность бетона внутри загнутого участка. Другими словами, цементный камень не должен крошиться и трескаться внутри петли, крюка.
Выпуски
Кроме анкеровки выпуски арматуры из колонны используются еще и в местах перехода поперечного ее сечения. В этом случае форма выпущенных стержней прямая. Но концы еще и отогнуты внутри с уклоном 1/8 – 1/6, как на нижней схеме.
Схемы армирования колонн
Кроме тела колонна в большинстве случаев имеет дополнительные элементы:
- подколонник – стакан, жестко связанный с фундаментом, в который устанавливается стойка;
- капитель – уширение оголовка опоры;
- консоль – боковой выступ под укладку плит, балок.
И если сама схема армирования колонны достаточно простая – вертикальные прутки, обвязанные рядами горизонтальных хомутов. То, для капителей и консолей разработаны специальные схемы армирования.
Например, типовое армирование консоли колонны производится по следующим схемам:
Процент армирования колонн
Так как определяется процент армирования колонны простым арифметическим действием:
Ра/Рк
То, с его вычислением никаких проблем не возникает. Это показатель количества металла в поперечном разрезе бетона. Рекомендуется максимальный процент армирования колонн 5%. Оптимальным значением является 0,3 – 4%.
