Чем лучше армировать колонны (пилоны), хомутами или шпильками?

Поперечная арматура колонн с удлиненной стороной (пилонов) — это неотъемлемая часть их армирования. В таких колоннах возникают большие моменты вдоль длинной стороны и большие поперечные силы. Вертикальные стержни сгущают на краях и расставляют в средней части сечения с шагом не более 400 мм. Возникает вопрос, что выбрать в качестве поперечной арматуры?  Многие конструкторы армируют пилоны четырехсрезными, шестисрезными и более «срезными»  хомутами, принимая их одного диаметра и делая их одинакового размера. Кто-то, вместо нескольких хомутов ставит один хомут, а в средней части ставит шпильки. В чем отличие армирования хомутами от армирования шпильками?

В большей степени выбор типа армирования зависит от напряженного состояния пилона и от необходимой по расчету поперечной арматуры (величины поперечной силы). Общее требование — все сжатые стержни, расположенные у грани элемента, должны быть надежно скреплены арматурой от выпучивания (выкалывания защитного слоя бетона, при потере устойчивости сжатого стержня). Квадратные колонны с размером сторон до 400 мм включительно принято армировать хомутами, так как шпильками менее удобно (продольные стержни будут болтаться при монтаже). Кроме того, в колоннах часто возникает крутящий момент, а при действии крутящего момента хомут должен быть замкнутым.

Если по расчету требуется поперечная арматура диаметром d10 мм или d12 мм, то шпильки из таких диаметров делать не принято, но если по расчету достаточно одного охватывающего хомута, то, чтобы соблюсти конструктивные требования, можно поставить для средних стержней шпильки из арматуры d6 мм или d8 мм (с шагом не более 400 мм), и сэкономить на поперечной арматуре (не делать четырехсрезные или шестисрезные хомуты одного диаметра). В любом случае, все крайние стержни должны быть охвачены хомутом, а чем захватывать средние должен решить сам конструктор.

Единственное, на что стоит обратить внимание при выполнении требования п. 10.3.15 СП 63.13330, это на шаг шпилек, охватывающих вертикальную арматуру. Как известно, вертикальные стержни при сжатии могут терять устойчивость и выпучиваться в сторону меньшего расстояния до грани колонны, поэтому в нормативных документах (в частности, в пункте 10.3.14 СП 63.13330) указано максимальное расстояние между хомутами (или поперечными стержнями), которые удерживают вертикальный стержень от выпучивания по высоте колонны, это расстояние для внецентренно сжатых линейных элементов (т.е. колонн) равно 15 диаметров вертикального стержня. Но кроме максимального расстояния по вертикали указано и максимальное расстояние по горизонтали между загибами хомута (или шпильки), относительно которых он может гарантированно удерживать вертикальный стержень от выпучивания при потере устойчивости. Как было указано выше, это расстояние прописано в пункте 10.3.15 СП 63.13330 и равно 400 мм. В нормативных документах по железобетону разных стран встречаются отличии в  расстановке поперечных стержней.

Например, в строительных нормах Индии поперечные стержни устанавливают, если расстояние между вертикальными стержнями более 75. Промежуточный вертикальный стержень можно не охватывать шпилькой, если он расположен на расстоянии меньшем или равном 75 от соседних и соседние стержни охвачены замкнутыми хомутами. В американских нормах требования менее строгие, там достаточно установить промежуточные шпильки с шагом не более 14 дюймов (35.56 см). В российских нормах, как было написано выше, требования еще менее строгие, допускается 400 мм между отгибами, при этом, если ширина грани менее 400 мм, то на внутренние два стержня шпильки можно не ставить.

В индийских нормах расстояние между загибами хомутов, при наличии неохваченного хомутом вертикального стержня равно 150 мм, в российских нормах 400 мм (но про неохваченные стержни ничего не сказано)

Расстояние xi по американским нормах равно 14 дюймам (35,56 см), при этом, судя по рисунку из норм, допускается один неохваченный вертикальный стержень

Расположение поперечных связей в широких колоннах (из норм по проектированию в Японии. 2007 г.)

Конструкция пространственных арматурных каркасов в сжатых элементах (картинка из «Методического пособия. Расчет железобетонных конструкций без предварительно напряженной арматуры к СП 63.13330.2012. Москва 2015)

Если сечение пилона сильно вытянуто в плане, то в соответствии с пунктом 10.4.6 СП 63.13330: «Армирование пилонов, занимающих по своим геометрическим характеристикам промежуточное положение между стенами и колоннами, производят как для колонн или как для стен в зависимости от соотношения длины и ширины поперечного сечения пилонов», а также в соответствии с пунктом 5.7 СП 52-103-2007: «…Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/a<4 или hэт/b>4. Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам» такие пилоны относят к стенам и для них действуют требования для стен, а именно, указанное в пункте 10.4.3 требование о соединении (охвате) поперечными связями (шпильками) одновременно и вертикальной, и горизонтальной арматуры, а также другие конструктивные требования, указанные в пункте 5.25 «Методическое пособие. Расчет железобетонных конструкций без предварительно напряженной арматуры. К СП 63.13330.2012» или Пособии к СП 52-101-2003. О принадлежности пилона к стенам или колоннам также указано в главе 5.3.1 (7) ТКП EN 1992-1-1-2009: «Колонной считается элемент, высота поперечного сечения которого не более его четырехкрат­ной ширины, а общая длина составляет не менее его трехкратной высоты. В других случаях она рассматривается как стена».





Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.