Об отличиях анкеровки арматуры плит перекрытий Г-образными и П-образными стержнями

Рамные узлы соединения плит перекрытий со стенами — это неотъемлемая часть монолитных ж/б зданий. Для восприятия опорного момента в узле, верхнюю арматуру плиты необходимо надежно анкеровать в стену. В настоящее время используется три основных типа анкеровки верхней арматуры: анкеровка отгибом основной арматуры в стену (вверх или вниз), анкеровка с установкой Г-образных дополнительных стержней (также вверх или вниз) и анкеровка с установкой П-образных арматурных стержней (вместо Г-образных).

В чем же отличие между этими тремя типами анкеровки?

Определяющим фактором при выборе типа анкеровки является диаметр основной арматуры плиты и усилия в узле, от этого зависит длина анкеровки, возможный радиус загиба арматуры и необходимость дополнительной арматуры. В реальных конструкциях, из-за небольшой толщины стен (180-200 мм), требуемый нормами прямой участок сделать не удается, поэтому, в рамном узле арматура должна загибаться по увеличенному радиусу (10d(1-Lпрям.уч./Lанк), см. Пособие к СП 52), а не по обычному радиуса загиба по ГОСТу на арматуру (гарантирующему только целостность поверхности арматурного стержня). Это делается для того, чтобы избежать большой концентрации напряжений в бетоне в точке перегиба. В литературе также встречается анкеровка с установкой поперечных стержней в местах перегиба (см. «Standard Method of Detailing Structural Concrete»). Считается, что отгибаемый растянутый стержень, при растрескивании бетона в зоне загиба (смятии), зацепится за поперечный стержень, но это конструктивное мероприятие, методики расчета данного стыка нет.

Самой простой и экономичной является анкеровка с помощью отгибания основной арматуры плиты. Почему данный вид анкеровки не является единственным? Это связано с особенностью возведения ж/б конструкций, армирование плит начинается после бетонирования вертикальных конструкций и шов бетонирования под плитой не позволяет завести арматуру плиты на необходимую длину в стену. Самое очевидное и простое решение — отогнуть арматуру вверх, но это нельзя делать в плитах покрытия, так как вышележащих стен уже нет и арматуру плиты необходимо соединить с арматурой нижележащей стены для равномерной передачи момента с плиты на стену. Кроме того есть сложности и с местами, где располагаются дверные проемы, в этих местах также отогнуть арматуру вверх не получится.

Есть и другие причины, по которым нельзя обойтись только отгибанием основной арматуры, например, концентрация моментов во внутренних углах стен (лестнично-лифтовые блоки), на этих участках, как правило, требуется дополнительная арматура. В этом случае приходится считать необходимую длину отгиба и после этого принимать решение о типе дополнительной арматуры. Удобнее использовать U-образные арматурные элементы, так как нет необходимости устанавливать заранее в стены, в уровне перекрытий, дополнительные стержни для плиты и не нужно потом их отгибать в плиту. U-образные элементы можно монтировать вместе с армированием плиты перекрытия. Однако, применение U-образных элементов ограничено используемым диаметром арматуры. Если по расчету требуется дополнительно установить арматуру диаметром 20 мм, а плита толщиной 200 мм и менее, то U-образные элементы делать нельзя, так как в результате загиба может повредиться поверхность арматуры и уменьшится несущая способность рамного узла. В таких случаях используют L-образные стержни или приваривают стальные фиксаторы из поперечной арматуры или пластин. Кроме того, U-образные элементы (нижняя часть которых выходит за грань стены в зону нижней арматуры плиты) нельзя использовать, если по расчету требуется нижняя арматура, так как бетон передает сжимающие напряжения на арматуру и U-образный элемент будет воспринимать дополнительное усилие в нижней зоне плиты, т.е. стержень будет подталкиваться снизу и дополнительно растягиваться сверху. В таком случае, узел должен быть запроектирован из двух Г-образных элементов (один вверх — из нижней зоны плиты с анкеровкой в стену следующего этажа, а другой вниз — из верхней зоны плиты с анкеровкой в стену нижнего этажа). Такие узлы применяют на нижних этажах, где из-за осадок может требоваться нижняя арматура. Действующие нормы также разрешают использовать U-образные стержни для рамных узлов при раскрывающих узел моментах, когда нижняя грань плиты растянута. В этом случае необходимо добавлять дополнительный наклонных стержень (см. рис. 10.2 «б» СП 63 и рисунок J.4 «b» ТКП EN 1992-1-1-2009). U-образные стержни, можно использовать, если оба участка стержня растянуты (например в верхней зоне балок), т.е. U-образный стержень устанавливается параллельно плоскости плиты и не заходит в нижнюю зону, при этом он должен охватывать вертикальные арматурные стержни в стене или колонне. Также U-образные стержни применяют для обрамления торца плиты в зоне отверстия либо на свободных торцах плиты, в этом случае стена отсутствует и такой стержень воспринимает крутящий момент. Эффективнее всего использовать U-образные элементы, когда требуется верхняя арматура небольшого диаметра (8-10 мм), можно уменьшить шаг и диаметр арматуры, чтобы использовать U-образные элементы и тем самым упростить и ускорить возведение плит перекрытий. В любом случае, при использовании U-образных арматурных элементов, в местах загиба необходимо устанавливать (или приваривать) перпендикулярные стержни.

В каждом конкретном случае нужно подробно проанализировать все места, где необходимо отгибать арматуру и принять унифицированное решение, которое лучше всего подойдет для всех рамных участков плиты и с точки зрения трудозатрат, и с точки зрения стоимости и удобства монтажа. При балочных перекрытиях чаще всего отгибают верхнюю арматуру балки в стену или колонну, при безбалочных чаще всего устанавливают дополнительные U-образные элементы, но при этом уменьшают шаг, чтобы арматура была диаметром не более 10 мм. На плите покрытия устанавливать U-образные элементы не рекомендуется, в таких случаях отгибают арматуру стены, а если нужна дополнительная арматура, также устанавливают ровные стержни в стену до бетонирования, а потом отгибают в плиту. Минус данного способа в том, что трудно проконтролировать требуемый радиус загиба стержней.

Standart Metod of Detailing Structural Concrete

Рис. 1. Фрагмент из британских норм по железобетону

Рис. 2. Еще один вариант анкеровки верхней и нижней арматуры

(Источник: https://www.buildinghow.com/el-gr/Προϊόντα/Βιβλία/Τόμος-Γ/Υλικά/Κάμψη-ράβδων-οπλισμού)

Рис. 3. Требования к Г-образным стержням в США

Фрагмент с ресурса: http://www.housingauthority.gov.hk/common/pdf/business-partnerships/resources/concrete.pdf)

Рис. 4. Анкеровка арматуры путем её отгиба при наличии прямого участка (l1) или при его отсутствии (из Пособия к СП 52-101-2003). В соответствии с пунктом 3.125 Руководства по конструированию 1978 г. дополнительные хомуты, препятствующие разгибанию стержня должны устанавливаться с шагом 100 мм.

Рис. 5. Анкеровка арматуры на защемленных опорах (из Пособия к СНиП 2.06.08-87). а, е — путем запуска стержней на длину lan; б — с помощью привариваемых анкерующих стержней; в — путем приварки стержней к закладным деталям; г — путем отгибания стержней; д -путем отгибания стержней и постановки дополнительных хомутов; 1 — анкерующая деталь; 2 — закладная деталь; 3 — дополнительные хомуты, препятствующие разгибанию стержня; I — граница зоны анкеровки; II — бетонный массив; III — сжатая зона

Рис. 6. Два типа анкеровки с помощью загиба арматуры (из японского стандарта JSCE 2007): (а) — при загибе стержня по радиусу не менее 10 его диаметров, эффективной считается вся длина, включая изогнутую часть; (b) — если радиус загиба менее 10 диаметров стержня, но прямой участок за зоной загиба не менее 10 его диаметров, то прямой участок считается эффективным  

Рис. 7. Указание для радиуса отгибаемой арматуры из НиТУ 123-55 и СНиП II-В.1-62. Не смотря на то, что нормы разрешают отгибать арматуры в теле бетона по радиусу 10d, однако не рекомендуется размещать отгибаемую арматуру близко к наружной грани бетона: «Отгибать стержни, расположенные непосредственно у боковых граней балок, не рекомендуется. Стержни с отгибами располагают на расстоянии не менее 2d от боковых граней балки (Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию. Москва 2007)», это требование относится и к отгибаемой арматуре возле вертикальной или горизонтальной грани плиты перекрытия

Рис. 8. Допустимые диаметры оправки для арматурных стержней (из ТКП EN 1992-1-1-2009)

Рис. 9. Диаметры оправки арматуры разных классов из «Методическое пособие Проектирование железобетонных конструкций с применением сварных сеток и каркасов заводского изготовления. Москва 2016»

Рис. 10. Анкеровка с помощью анкерной пластины. Американские нормы (ACI).

Рис. 11. Горизонтальные и вертикальные хомуты воспринимают растягивающие усилия в узле и упрочняют узел в зоне анкеровки верхней арматуры (ACI).

Рис. 12. Дополнительные П-образные хомуты для анкеруемого в верхней зоне колонны арматурного стержня

Рис. 13. Примеры установки дополнительной арматуры на длине анкеруемого стержня с отгибом, из ACI 318

Рис. 14. Расположение хомутов перпендикулярно и параллельно арматурному стержню

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 15. Фрагмент из «Рекомендаций по проектированию железобетонных монолитных каркасов с плоскими перекрытиями. 1993 г.». Аналогичные узлы показаны и в «Сборник норм и правил по проектированию железобетонных безригельных каркасных зданий с плоскими плитами перекрытий. Краснодар — 2006»

Рис. 16. Фрагмент из книги «Руководство для проектировщиков к Еврокоду 2: проектирование железобетонных конструкций: руководство для проектировщиков к EN 1992-1-1 и EN 1992-1-2» о необходимости установки П-образных элементов на свободном краю плиты в зоне колонн

Рис. 17. Схема распределения напряжений в арматурном стержне.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 18. Напряжения в арматурном стержне при при отгибе на 90 и 180 градусов.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 19. Соединение балки с колонной.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.slideshare.net/peakpilgrim/27-jun2015-splicing-of-reinforcement/p>

Рис. 20. Примеры образования трещин в результате экспериментов на выдергивание.

Фрагмент книги с ресурса: http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/1326.pdf /p>

Рис. 21. Распределение усилий в узле соединения балки с колонной.

(Источник: «http://www.ijirset.com/upload/2014/april/59_A%20Review.pdf»)

Рис. 22. Два типа трещин, которые могут образоваться в колонне при двух вариантах анкеровки арматуры балки

(Источник: «http://www.ijirset.com/upload/2014/april/59_A%20Review.pdf»)

Рис. 23. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при различных вариантах анкеровки арматуры балки.

Фрагмент книги с ресурса: https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal.aspx?m=details&ID=51685465 /p>

Рис. 24. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при растянутом узле. Австралийские нормы.

Фрагмент книги с ресурса: https://books.google.ru/books?id=8tSYCgAAQBAJ&pg=PA664&lpg=PA664&dq=Australian+Standards+on+Concrete+Structures+(AS3600+-2001)&source=bl&ots=TKda9zBmin&sig=6c6M3Yx4xEFtgtqh_RANkG_Zwvk&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwi_q6Puvv7TAhWIFZoKHXWGCJkQ6AEISzAG#v=onepage&q&f=false/p>

Рис. 25. Распределение трещин в узле соединения балки с колонной при сжатом узле. Австралийские нормы.

Фрагмент книги с ресурса: https://books.google.ru/books?id=8tSYCgAAQBAJ&pg=PA664&lpg=PA664&dq=Australian+Standards+on+Concrete+Structures+(AS3600+-2001)&source=bl&ots=TKda9zBmin&sig=6c6M3Yx4xEFtgtqh_RANkG_Zwvk&hl=ru&sa=X&ved=0ahUKEwi_q6Puvv7TAhWIFZoKHXWGCJkQ6AEISzAG#v=onepage&q&f=false/p>

Рис. 26. Пример армирования жестких узлов из СП 63.13330.

Рис. 27. Пример армирования жестких узлов из ТКП EN 1992-1-1-2009.

Рис. 28. Схемы армирования угловых сопряжений
железобетонных конструкций (из Пособия к СНиП 2.06.08-87);
 а — при наличии сжатой арматуры; б — при отсутствии сжатой
арматуры; в — при массивных конструкциях; 1 — сжатая арматура; 2 — сварка; 3 — армосетки; 4 — неравнобокие уголки (приварить)

Рис. 29. Примеры армирования наклонных ригелей.

Фрагмент взят с ресурса: http://detailsconstructifs.cype.fr/FIX130.html

Рис. 30. Схема армирования узла сопряжения наклонного ригеля а — при угле сопряжения менее 160 град, б — то же  при угле сопряжения более 160 град (Руководство по конструированию 1978 г).

Рис. 31. Схема определения требуемой длины изогнутой части стержня в узле, зависящей от значения требуемой величины анкеровки ld и меньшим из углов между осью одного из растянутых стержней и равнодействующей усилий С3 (ACI).

Ссылки:
Ccылка №1 по теме статьи
Ccылка №2 по теме статьи
Ccылка №3 по теме статьи





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.