Мин истер с i во ет ро и г ел ьст ва и жилищно-коммунального хозяйства Росс и й с ко й Феде рации

Федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве»

Методическое пособие

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВАРНЫХ СЕТОК II КАРКАСОВ ЗАВОДСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Москва 2016

Содержание

Введение...............................................................................................................................5

Раздел    1. Основные положения..........................................................................................9

1.1    Область применения............................................................................................9

1.2    Дополнительные термины, обозначения и определения,

используемые в пособии...................................................................................11

Раздел    2. Арматурная сталь..............................................................................................13

2.1    Общие положения..............................................................................................13

2.2    Свойства арматуры, определяющие области и условия ее

применения в железобетонных конструкциях................................................19

2.2.1    Прочность и пластичность арматуры при статических и

кратковременных динамических нагрузках....................................................19

2.2.2    Сцепление армату ры с бетоном................................................................21

2.2.3    Свариваемость............................................................................................24

2.2.4    Хладостойкость..........................................................................................25

2.2.5    Коррозионная стойкость..........................................................................26

2.2.6    Выносливость при многократно повторяющихся нагрузках................28

2.3    Данные для расчетов и конструирования........................................................29

2.3.1    Эффективность и взаимозаменяемость применяемых видов

арматуры.............................................................................................................30

Раздел 3. Конструктивные требования к армированию железобетонных

конструкций зданий..........................................................................................35

3.1    Нормативная база...............................................................................................35

3.2    Расположение арматуры в элементах железобетонных конструкций.........42

3.2.1    Защитный слой бетона...............................................................................42

3.2.2    Расположение арматуры в поперечном сечении, минимальные

расстояния между стержнями...........................................................................43

2

1.2 Дополнительные термины, обозначении н определения, используемые в

пособии

Арматурный стержень - арматурный прокат различных видов, диаметра и профиля в прутках при поставке и после размотки мотков и правки в холодном состоянии или в составе сварной или вязаной сетки.

Диаметр арматуры ((f) - если не оговорено особо в тексте Пособия, означает номинальный диаметр арматурного стержня по стандарту' или ТУ.

Номинальный диаметр - диаметр круга, площадь которого равна номинальной площади поперечного сечения стержня.

Сварная сетка - плоские сварные армату рные изделия с расположенными под заданным углом друг к другу продольными и поперечными прутками одинакового или различного диаметров и длины, во всех точках пересечения сваренными между собой электросваркой сопротивлением на автоматических или полуавтоматических сварочных линиях.

Сварные каркасы - пространственные или плоские арматурные изделия с расположенными под углом друг к другу продольными и поперечными прутками одинакового или различного номинального диаметра и длины, сваренные между собой во всех точках пересечения электросваркой сопротивлением на автоматических или полуавтоматических сварочных линиях.

Партия сеток количество сварной сетки одного типа, произведенной одним производителем и представленное для испытаний.

Стандартное свойство - свойство, которое является частью требований контроля качества для всех испытываемых образцов и нормируется стандартами.

Стандартное сварное изделие - сварное арматурное изделие, где параметры расположения стержней и ячеек определены нормативной базой на это изделия.

Сварное изделие целевого назначения - сварное изделие, произведенное согласно особым целевым требованиям потребителя.

II

Продольный стержень - арматурный стержень сварной сетки в направлении ее производства.

Поперечный стержень арматурный стержень сварной сетки в направлении, перпендикулярном ее производству.

Шаг ячейки сварной сетки - расстояние между осями стержней сварной

сетки.

Выпуск сварной сетки - длина продольного или поперечного стержней, выступающая за центр стержней расположенных по периметру сварной сетки.

Данна сварной сетки заводскою производства - длинная сторона сварной

сетки.

Ширина сварной сетки заводского производства - короткая сторона сварной сетки.

Пакет - два или более листа сварной сетки, упакованные вместе.

12

2.1 Общие положения

Монолитные железобетонные конструкции зданий, в большинстве случаев, являются конструкциями без предварительного напряжения. В качестве устанавливаемой по расчету арматуры таких конструкций обычно применяют стержневую арматуру периодического профиля классов А400, А500 в виде отдельных стержней и в составе сварных или вязаных каркасов, а также холоднодеформированную арматуру класса В500 и арматурную проволоку класса Вр500 (Вр-1) преимущественно в сварных сетках и каркасах.

При соответствующем обосновании в монолитном строительстве может быть использован арматурный прокат винтового профиля, производимый отечественной металлургической промышленностью пока в ограниченных объемах.

Использование арматуры классов А600 и более в монолитных конструкциях допустимо при надлежащем обосновании, однако ее применение нельзя считать массовым и в настоящем пособии рассматривается лишь применительно к объектам, проектируемым на восприятие особых нагрузок.

Для поперечного и косвенного армирования обычно применяют гладкую арматуру класса А240 из стали марок СтЗсп и СтЗпс (с категориями нормируемых показателей не ниже 2 по ГОСТ 535), но также и арматуру периодического профиля классов А400, А500, В500 и Вр500.

Для конструкций без предварительного напряжения арматура с гарантируемым пределом текучести (физическим или условным) 500 МПа обладает комплексом характеристик, наиболее органично вписывающимся в работу структурного композита, которым является железобетон (табл. 2.1).

13

Применение такой арматуры оптимально обеспечивает прочность, трещиностойкость и деформативностъ элементов железобетонных конструкций, причем расход стали по сравнению с классом 400 может быть уменьшен до 20%.

14

Таблица 2.1 - Характеристики арматуры классов прочности 400 и 500МПа

Нормативные докх четы, механические свойства, области применения, эффективность, потребительские и технические характеристики Класс армату ры __ А4(К) (А-Ш) А500 А5(ЮС I А500СП В 500 Вр500 Марк! спин 35 ГС 25Г2С СтЗСП. СтЗПС. СтЗГПС. 18ГС. 20ГСФ Док\ менты для поставки ГОСТ 5781-«2 |3| ГОСТ Р 52544-2006 |4| ТУ 14-1-5526-2006 151 Г ру ппа ТУ ГОСТ 6727-80 161 Документы для расчета, проектирования и применения в и ж/б констр\ кциях СП 631330.2012 (Актуализированная редакция СНнП 52-01-03)121 СП 631330.2012 (Акту.хэшированная редакция СМнП 524)1-03); ТСН 102-00 |7|; СТО 36554501-005-200618| Временное сопротивление разрыву «г.. Н/мч: 590 600 540 450 Предел теку чести «,(в,о). Н/мм: 390 500 500 495 Относительное удлинение 65. бма« . ИЛИ О,оо.% (6,) 14 (6,) 14 <6_) 2.5 (6,оо) 2Л-3 Угол нагиба при диаметре оправки C=3d 90° 160-180° 180° - Расчетное сопротнв.1снне растяжению К„. МПа 355 435 450 435 415 Расчетное сопротивление сжатию R„. МПа 355 435(400) 450(400) 415(380) 390 (360) Нормативное сопротивление. R... МПа 400 500 500 Применение при отрицательных температурах до -40 °С (35ГС) до -55 °С (25Г2С) до -70 °С До -55 °С До -10 °С Применение ду говой сварки прихватками крестообразных соединений 'Запрещено (35ГС) Допускается (25Г2С) Допускается Допускается лля нерабочих стержней Запрещено Вид профиля арматуры, минимальное значение критерия Рема. /* Кольцевой /* нс нормируется Серповидный 2-сторонннй /*>0.056; кольцевой Серповидный 4-сторонний /*>0.076 Серповндный /*>0.036-0.056 Эффективность сцепления с бетоном Высокая при эксплуатационных нагрузках, средняя при критических (аварийных) Средняя Высокая Средняя Эффективность сопротивления динамическим нагрузкам Средняя Высокая Высокая Средняя Применение в качестве анкеров закладных детален Допускается Допускается Рекомендуется Д1я повышения надежности Средняя Применение в качестве монтажных петель 'Запрещено Возможно при 'Запрещено Возчожныйй экономический эффект относительно армату ры класса А400 (А-Ш) - 10-20% 15-25% 5-15% -

15

Продолжение таблицы 2.1

Применение в ответственных сооружениях. проектируемых с учетом сейсмических и аварийных нагрузок Допускается Допускается Рекомендуется для повышения надежности Допускается с ограничениями Допускается Способ производства проката Горячекатаный Термомеханическн упрочненный Холоднодсформ кровли НЫ й Маркировка класса армату ры Прокатам на поверхности, нс реже чем через 1.5 м Видом профиля Видом профиля

Дополнительные возможности повышения экономичности армирования открываются при использовании холоднодеформированной арматуры класса В500, технология производства которой позволяет обеспечивать расширенный сортаментный ряд с включением промежуточных размеров стержней и эффективную конфигурацию периодического профиля.

Применение арматуры высоких классов (А600 и выше) без предварительного напряжения в изгибаемых элементах сталкивается с проблемами соблюдения требований по допустимым прогибам и раскрытию трещин. Имеется положительный опыт применения такой арматуры в сжатых элементах, например в проектируемых под большие нагрузки колоннах, габариты сечений которых по тем или иным причинам ограничены.

Классы прочности арматуры представляют собой округленные гарантируемые с вероятностью не ниже 0,95 значения физического (о_т) или условного (00.2) предела текучести стали согласно стандартам или ТУ, утвержденным в установленном порядке. Начальные буквенные символы в классах арматуры отражают способ ее производства. Начальной буквой А обозначают армату ру, прокатка и формирование профиля поверхности которой производится в горячем состоянии либо без упрочняющей термической обработки (горячекатаная), либо с термической обработкой в потоке прокатки (термомеханически упрочненная). Производимая в России арматура классов А240 и А400, как правило, горячекатаная, а классов А500 и А600 - термомеханически упрочненная. В малозначительных объемах пока продолжает выпускаться термомеханическн упрочненная арматура класса А400 и горячекатаная класса А600.

16

3.2.3    Допустимый загиб арматурных стержней...............................................45

3.3    Анкеровка стержней арматуры и сварных сеток.......................................49

3.3.1    Виды анкеровки арматурных стержней...................................................49

3.3.2    Факторы, влияющие на длину анкеровки................................................51

3.3.3    Анкеровка стержней, работающих на сжатие.........................................52

3.3.4    Приспособления для анкеровки стержневой арматуры.........................53

3.3.5    Анкеровка сварных сеток..........................................................................54

3.3.6    Расчет длины анкеровки стержней...........................................................55

3.3.7    Длина анкеровки сварных сеток...............................................................58

3.4 Соединения арматуры...........................................................................................59

3.4.1. Стыкование арматурных стержней внахлестку без сварки..................60

3.4.2    Стыки внахлестку сварных сеток.............................................................66

3.4.2    Стыки внахлестку сварных сеток.............................................................66

3.4.3    Длина нахлестки сварных сеток...............................................................68

3.4.4    Стыки внахлестку стержней большого диаметра (>25 мм)...................69

3.4.5    Сварные соединения арматуры................................................................69

3.4.6    Сварные соединения термомеханически упрочненной арматуры

стали класса А500 (А500С и А500СП)............................................................71

3.4.7    Механические стыковые соединения......................................................72

Раздел 4. Конструирование армирования основных элементов монолитных

зданий.................................................................................................................76

4.1 Фундаменты...........................................................................................................76

4.1.1    Отдельные фундаменты............................................................................76

4.1.2    Ленточные (балочные) фундаменты........................................................77

4.1.3    Сплошные плитные фундаменты.............................................................80

4.2. Колонны.................................................................................................................84

3

4.2.1    Общие требования к армированию колонн.............................................84

4.2.2    Капители (оголовки) колонн....................................................................90

4.3    Стены.....................................................................................................................⁹¹

4.3.1    Общие требования к армированию железобетонных

монолитных стен................................................................................................91

4.3.2    Армирование несущих стен......................................................................93

4.3.3    Армирование балок-стенок.......................................................................95

4.4    Перекрытия.............................................................................................................99

4.4.1    Общие требования к армированию перекрытий.....................................99

4.4.2    Армирование железобетонных балок......................................................99

4.5    Армирование монолитных железобетонных плит перекрытий с

применением сварных арматурных изделий.................................................112

4.6    Дополнительные указания по армированию плит. Армирование по

свободным краям плит перекрытий...........................................................11923

4.7    Армирование плит перекрытий безбалочной конструкции. Плиты с

капителями........................................................................................................121

Список использованной литературы.............................................................................129

Приложение А Обозначение и классификация сварных сеток..................................131

Приложение Б Каталог типовых сварных арматурных изделий (сеток, каркасов) индустриального изготовления для основных конструктивных элементов железобетонных зданий.....................137

Приложение В Выдержки из межгосударственного стандарта ГОСТ 34028-

2016 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций.

Технические условия».......................................................236

4

Ввелоние

В период до 1990 г. в России и других республиках СССР в строительстве зданий доминировало массовое применение сборного железобетона. Широко развитая до этого времени индустриальная база производства железобетонных конструкций с использованием разработанных ведущими проектными и научно-исследовательскими институтами типовых проектов позволила достичь высоких темпов строительства и существенным образом снизить потребность в жилье.

Несмотря на высокие технико-экономические показатели, индустриальное строительство того времени не отличалось разнообразием архитектурнопланировочных решений и постепенно стало отставать от возрастающих социальных потребностей населения страны.

Современные потребительские стандарты и требования к архитектурному облику и рациональной планировке внутреннего пространства объектов гражданского строительства в последние десятилетия дали толчок к интенсивному развитию использования в домостроении монолитных железобетонных конструкций. На начальных этапах его реализации из-за отс>тствия отечественного опыта проектирования монолитных зданий, недостатка специальной справочной научно-технической литературы строительные объекты того времени часто возводились со значительным перерасходом материалов, в первую очередь арматуры, а подчас и с неоправданно рискованными конструктивными решениями, приводящими даже к катастрофическим последствиям.

Используемая и по сей день в практике проектировании железобетона нормативная база, относящаяся к конструированию (в том числе армированию), создавалась в период превалирующего развития сборного строительства и была ориентирована, в основном, на обеспечение проектирования объектов из индустриально производимых сборных изделий и компонентов конструкций.

5

За последние десятилетия производство стальной арматуры претерпело большие изменения связанные как с ростом производительности сталепрокатного производства, так и с усовершенствованием качественных показателей арматурной продукции. Наметилось широкомасштабное применение в строительстве арматуры повышенной прочности, пластичности и долговечности, с улучшенными показателями по сцеплению с бетоном, свариваемости и другим эксплуатационным характеристикам.

В обеспечение новых технико-экономических тенденций получает развитие применение в монолитных конструкциях готовых сварных сеток и каркасов. В возрастающих объемах используются сварные сетки (легкие и тяжелые), изготавливаемые в арматурных цехах заводов ЖБИ, а также производимые в широком ассортименте более сложные арматурные изделия, поставляемые специализированными региональными металлосервисными центрами. Наилучшие экономические показатели имеют такие предприятия, организованные крупными заводами-производнтелями арматурного проката, так как в этом случае существенно снижаются затраты на приобретение и доставку арматуры.

Преимуществами использования в монолитном домостроении готовых сварных сеток и каркасов являются снижение трудоемкости, увеличение темпов и повышение культуры производства арматурных работ. Однако в России вопреки мировой тенденции их внедрение пока не носит массового характера в силу ряда производственных обстоятельств. К ним относятся доступность дешевой рабочей силы для ручной вязки арматуры, дефицит и дороговизна адекватных компьютерных проектных программ по рациональной раскладке сеток унифицированных типоразмеров и т.п.

В значительной мере ограниченность внедрения в монолит готовых арматурных сеток объяснялась отсутствием специализированной учебной и справочной литературы. Нормативные документы по данному вопросу отсутствовали или не отвечали требованиям современного строительства.

6

За последнее время в АО «НИЦ «Строительство» проведены работы, направленные на увеличение объемов применения унифицированных арматурных сеток в качестве рабочей арматуры в монолитных конструкциях зданий. Разработаны новые стандарты на сварные армату рные изделия.

Совместно с металлопроизводителями разрабатываются технологии производства холоднодеформированной арматуры повышенной пластичности. Подсчитано, что замена арматуры класса А400 на холоднодеформированную арматуру класса В500С промежуточных размеров в составе сварных сеток для перекрытий позволяет реализовать экономию арматуры от 5 до 10% даже с учетом дополнительного расхода на нахлестку сеток. Поставка этой арматуры в мотках сводит до минимума отходы производства арматурных изделий

Результаты новых исследований АО «НИЦ «Строительство» (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева) по оценке прочности и деформативности армату ры класса В500 при сжатии, позволяют рекомендовать увеличение расчетного сопротивления сжатию для этой арматуры с 415 МПа до 435 МПа. Соответствующие изменения в СНиП расширяют объемы использования холоднодеформированной армату ры в стеновых элементах и наряду с применением стержней промежуточных диаметров обеспечат значительное снижение металлоемкости строительства (до 10-15%).

В данном издании рассматриваются вопросы совершенствования конструирования армирования железобетонных частей зданий, направленные в том числе на предотвращение условий для развития неконтролируемого процесса катастрофического разрушения проектируемых объектов.

Особое внимание уделено оценке традиционных и новых видов армату ры и предложениям по их рациональному применению в свете положений актуализированных нормативных документов, а также на основе данных теоретических и экспериментальных исследований последних лет.

7

Учитывая большой зарубежный опыт монолитного домостроения, в пособии отражены материалы Европейского комитета по бетону и положения современных европейских нормативов (Еврокод 2 EN 1992-1-1:2004 [1]).

Использование материалов издания в учебном процессе специализированных строительных ВУЗов будет способствовать повышению качественных показателей обучения будущих инженеров-строителей.

8

Раис.i 1. Основные положения

Настоящее пособие разработано на основе действующей нормативнотехнической документации на проектирование железобетонных конструкций, данных научно-технических разработок АО «НИЦ «Строительство (Сертификационного центра и НИИЖБ им. А.А. Гвоздева), а также нормативных требований к плоским и пространственным сварным арматурным каркасам заводского изготовления.

1.1 Область применения

Пособие распространяется на проектирование монолитных железобетонных конструкций без предварительного напряжения объектов жилищного и гражданского строительства, с преимущественным применением готовых сварных арматурных изделий (сеток, каркасов и др.), которые производятся отраслевыми металлосервисными центрами на базе металлургических предприятий, подразделений крупных комбинатов ЖБИ, специализирующихся на переработке арматурного проката на современном сварочном оборудовании.

Материалы Пособия относятся к конструктивной части проектов, выполняемых согласно требованиям Свода правил СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» [2], но при должном обосновании могут быть применены и в проектной практике, регламентируемой иными отраслевыми нормативными документами.

При использовании настоящего Пособия необходимо соблюдать требования действующих стандартов и иной нормативно-технической документации на арматуру, армату рные изделия и закладные детали, а также на сварные соединения.

9

Предлагаемые в Пособии данные предоставляют возможность разработки эффективных конструктивных решении армирования железобетонных конструкций, исходя из технико-экономической целесообразности применения готовых сварных арматурных изделий в конкретных условиях строительства, снижения металлоемкости железобетона за счет применения новых видов арматуры, а также сокращения сроков строительства.

Пособие может быть широко использовано в программах учебного процесса подготовки инженерно-технических кадров.

10