зачем хомуты в колонне

Конструирование железобетона – хомуты и хомуты на кручение

Архив рассылки «Непрошеные советы» для начинающих проектировщиков. Выпуск № 11.

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.

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 2 – арматура, подобранная по I группе предельных состояний;

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.

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.

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 см 2 ) плюс один незамкнутый хомут посередине из шестерки (площадь 0,283 см 2 ). Проверим, удовлетворяется ли для такого варианта полная площадь сечения рабочей арматуры: 0,785*2+0,283*2=2,136 см 2 > 1,72 см 2 – 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.

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.

Источник

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. В СП 430 также указано про шаг поперечной арматуры в зоне нахлеста, для колонн, равном 10 диаметров вертикальной арматуры. Шаг поперечной арматуры равный 10d также предусматривается, если по расчету вдоль одной из граней колонны требуется установка более 1,5% сжатых стержней, тогда шаг поперечной арматуры не должен превышать 10d по всей высоте пилона (если площадь более 1,5% требуется по всей высоте пилона), об этом написано в СП 63. Но кроме максимального расстояния по вертикали в нормах прописано и про максимальное расстояние по горизонтали между загибами хомутов (или шпилек), 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. Кроме величины 400 мм, в СП 63 также указано, что вертикальные стержни должны быть охвачены поперечной арматурой через один стержень, т е. при шаге вертикальных стержней 100 мм на средней ширине пилона 400 мм должны быть охвачены 3 вертикальных стержня, крайние ряды и один средний ряд. Из большого опыта проектирования колонн, сложившегося еще в прошлом веке, можно сделать вывод, что колонны принято армировать замкнутыми хомутами через один вертикальный стержень. Тем не менее часто бывает ситуации, при которых по расчету не требуется поперечная арматура в колонне, например на средних этажах многоэтажного дома. В таких случаях поперечная арматура устанавливается только конструктивно, чтобы предотвратить выпучивание вертикальных стержней, поэтому замкнутые хомуты можно заменить шпильками. Тем не менее один общий замкнутый хомут, охватывающий все стержни должен быть установлен, а если вдоль грани колонны больше 4-х вертикальных стержней, то замкнутых хомутов должно быть не менее 2-х, но остальные вертикальные стержни можно охватывать шпильками. Шпильки в таком случает должны охватывать и вертикальный стержень и сам хомут (см. п. 10.4.3 СП63).

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», т. е. пилоны с отношением сторон сечения менее 4 армируют как колонны, а с отношением более 5 армируют как стены. Также в соответствии с пунктом 5.7 СП 52-103-2007: «…Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/a 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».

Источник

Нужно ли вертикальное армирование в армпоясе? (хомуты)

Что это у вас и зачем? В каком месте дома такой «армопояс», можете на картинке показать?

Обычно хомуты нужны лишь для фиксации основной «рабочей» арматуры на время заливки, чтобы не уехала.

[Сообщение изменено пользователем 01.07.2015 23:29]

По назначению конструкции арматуру разделяют на рабочую, распределительную, монтажную и хомуты.

Рабочая арматура предназначена для восприятия в основном растягивающих усилий от собственного веса конструкций и внешних нагрузок, а в отдельных случаях, также и сжимающих усилий.

Распределительная арматура служит для равномерного распределения нагрузок между стержнями рабочей арматуры и для обеспечения их совместной работы. Соединение распределительной арматуры с рабочей с помощью сварки или вязки обеспечивает их совместную работу. Поперечные рабочие стержни в сварных арматурных каркасах балок предохраняют бетон от появления косых трещин около опор и облегчают сборку каркасов. В колоннах хомуты препятствуют выпучиванию вертикальных стержней арматуры. Распределительная арматура связывает рабочие стержни между собой, препятствуя смещению рабочей арматуры при бетонировании. В сварных сетках, применяемых при армировании плит, стеновых панелей, настилов и т. п., рабочая и распределительная арматура расположены обычно перпендикулярно друг к другу, образуя ячейки. В местах пересечения стержни сваривают. Для рабочей арматуры сварных сеток применяется обыкновенная арматурная проволока или горячекатаная арматурная сталь; распределительную арматуру сварных сеток изготовляют из обыкновенной арматурной проволоки.

Монтажная арматура никаких усилий не воспринимает и служит для сборки каркасов и удержания всей установленной арматуры в проектном положении. При бетонировании монтажную арматуру иногда вынимают.

Хомуты применяют для соединения отдельных рабочих и монтажных стержней в готовый пространственный каркас, при этом они, в отличие от монтажных стержней, воспринимают часть усилий при работе конструкции, что учитывается при проектировании.

Источник

Хомуты для арматуры: назначение, виды и применение

Несущими конструкциями в железобетонных изделиях служат каркасы из арматурной стали. Они укладываются в заливочные формы при производстве сборного железобетона. В качестве армирующей составляющей при заливке опалубки бетоном металлокаркасы используются в изготовлении монолитных частей зданий и сооружений. В зависимости от назначения каркас может быть изготовлен из основных компонентов: пучков арматуры, сварных ячеек, пакетов напрягаемых стержней или металлических сеток.

Если вы рассматриваете варианты покупки готовых арматурных блоков, то рекомендуем посмотреть производство армокаркасов в Екатеринбурге, на сайте которого представлен большой выбор металлопроката используемого при строительстве домов, дорог и ограждений.

Назначение хомутов при армировании сборного и монолитного железобетона

Чтобы из продольных линейных элементов сформировать пространственную конструкцию или из плоского полуфабриката на требуемую высоту нарастить арматурное поле применяется поперечная арматура. В качестве поперечной арматуры в производстве сборного и монолитного железобетона используются стальные шпильки из отрезков прутка и стальные хомуты.

Опоясывающие хомуты в конечной конструкции:

Описание и виды арматурных хомутов

Хомуты для поперечного и вертикального армирования представляют гнутые изделия прямоугольной (круглой, треугольной и другой) формы из низколегированной углеродистой стали. Изготавливаются из отрезков гладкой или рифленой арматуры класса А240–А400. Оптимальным считается значение сечения хомута 0,25 от диаметра рабочей арматуры. При этом в соответствии с установленными нормами диаметр заготовки должен быть не менее 5–6 мм. В строительстве преимущественно используются следующие виды хомутов:

В каких местах и как устанавливаются стальные хомуты?

Хомуты крепятся по наружному периметру опоясываемых частей каркаса, охватывают пакет прутьев/ряды арматуры и крепятся к ним в точках перегиба. В местах пересечения они привариваются или крепятся скрутками из проволоки толщиной 1,2–2,0 мм, пластиковыми стяжками или фиксаторами к продольно расположенным компонентам. Шаг установки регламентируется действующими нормами по классификационным признакам мест локации хомутов на конкретном объекте. В общих случаях он не должен превышать 500 мм.

Источник

Разновидности арматурных хомутов для вязки каркасов

При обустройстве арматурных каркасов различных бетонных конструкций используются гнутые элементы — хомуты. Так же называют пластиковые приспособления, которыми связывают между собой продольные и поперечные прутья решетки.

Это гнутые скобо-гибочные изделия из прутьев класса А1 или А3 диаметром от 4 до 40 мм, в основном гладких, реже рифленых. Их применяют для поперечного и вертикального армирования при монтаже стержневых бетонных конструкций — балок, колонн, подколонников, монолитных поясов, ленточных и монолитных фундаментов. Возможные размеры детали — от 15х15 до 40х40 см. В ассортименте производителей около 50 вариантов конфигураций. Если в наличии нет нужной формы, то можно заказать гибку из прямых элементов.

Поперечная арматура соединяет отдельные рабочие стержни, предупреждает появление трещин, не требуется при обустройстве монолитных плит. Диаметр, а также расстояние между ее деталями рассчитывают с учетом поперечной силы, которая будет действовать на готовое ЖБИ. Вертикальное армирование необходимо для соединения соседних рядов каркаса, не требуется при толщине конструкции менее 150 мм.

В частном строительстве обычно гнутые элементы изготавливают своими руками прямо на стройплощадке. Но покупка готовых скобо-гибочных изделий позволяет значительно сократить затраты труда и времени. Детали фабричного производства отличаются точностью размеров, формы, что упрощает их установку, экономит время.

По форме и применению различают три типа металлических хомутов:

1. Открытый. Имеет П-образную форму, длинные стороны завершают небольшие закругления в виде крючков, загнутых внутрь. Устанавливают в арматурных каркасах изгибаемых балок (без кручения). Являются частью монолитных ребристых перекрытий.

2. Закрытый. Имеет вид замкнутого прямоугольника. Наиболее часто применяют при изготовлении стержневых железобетонных конструкций — балок, колонн, подколонников.

3. На кручение. Форма такая же, как у закрытого, но концы прута удлиняют, а затем загибают внахлест на каждую сторону. Длина нахлеста — 15 диаметров стержня. Детали на кручение подбираются при армировании обвязочных (крайних) балок, на которые опираются перекрытия разных пролетов, и других элементов при вероятности образования крутящего момента. Это происходит, когда на две стороны балки воздействует сила тяжести разной величины.

Сферы использования стальных хомутов:

Стальные хомуты своими руками

При отсутствии возможности купить готовые можно сделать их из обычных прямых прутьев. Для этого в пень или землю вбивают три штыря. Два из них устанавливают на одной линии, третий смещают на толщину стержня, который нужно согнуть. Прут помещают в зазор между штырями и сгибают.

Метод пригоден лишь для очень небольшого объема работ. Композитную арматуру в домашних условиях гнуть вообще невозможно. После сгибания она пружинит — возвращается в исходное положение.

Пластмассовые хомуты для вязки каркасов

Каркас из металлических или композитных прутьев небольшой толщины (до 18 мм) вяжут с помощью пластиковых стяжек. Это узкая лента из пластмассы, покрытая поперечными насечками, имеющая храповый язычок для фиксации нужного размера петли. Этот тип замка обеспечивает одновременно подвижное и надежное крепление, помогает создать жесткие конструкции.

Пластмассовые стяжки являются заменой обычной вязальной металлической проволоки для армирования. Их преимущество — отсутствие возможности появления коррозии (ржавчины). Вязать арматуру пластиковыми хомутами проще и быстрее, так как не требуется использование специального крючка или других приспособлений.

Дополнительные варианты применения креплений из пластмассы (помимо армирования):

Пластиковые стяжки выпускают нескольких размеров. Каждый предназначен для применения с арматурой определенной толщины. Продаются упаковками по 100 штук.

Размеры пластиковых хомутов (стяжек):

Те же функции, что и пластиковые стяжки, при использовании композитной арматуры могут выполнять специальные пластмассовые фиксаторы-скрепки (скобы). Хомуты и скобы для каркасов позволяют создать надежную трехмерную конструкцию.

Источник