Главное меню

Армирование балок монолитных


Некоторые базовые правила армирования балки в монолитном виде

Армирование балки

Некоторые базовые правила армирования балки в монолитном исполнении. А именно прямоугольного сечения, которые могут встретиться в бытовых нуждах.

Сечение

Минимальную высоту сечения принимают 1/15 пролёта. А ширину равное 1/3-½ от высоты, а именно 100, 120 ,150 ,200, 250 и выше кратно 50мм

Рекомендуемые размеры сечения прямоугольных балок
Высота
Ширина 300 400 500 600 700 800 1000 1200
150 + +
200 + + +
300 + + +
400 + + +
Бетон

В балках диаметр продольной арматуры не должен превышать:

В12,5: ∅16мм

В15-В25: ∅25мм

В30 и выше: ∅32мм

Арматура

В вязанных каркасов балок высотой более 400мм рекомендуется применять диаметр не менее 12мм

Армирование балок  выполняют сварной и вязанной продольной и поперечной арматурой. Нижняя рабочая арматур количество и диаметр принимается по расчёту, а верхняя, конструктивно 25% от нижней (свободно-опёртая балка). Диаметр рабочей продольной арматуры с доведением до опоры должен быть не менее 10мм. В вязанных каркасов балок высотой более 400мм рекомендуется применять диаметр не менее 12мм. Рабочую арматуру применяется не более двух видов диаметров, стрежни большего сечения устанавливается в первом ряду. Размещение стержней последующего ряда над просветами предыдущего не разрешается.

Расстояние в свету должно быть более диаметра арматуры и не менее 25мм (для нижней арматуры) 30мм для верхней

Часть продольной арматуры (до 50%) можно обрывать.

Максимальное количество арматуры в одном ряду в ж.б. балке
ширина 12 14 16 18 20 22 25 28
150 верхняя 3 3 3 2 2 2 2 2
150 нижняя 3 3 3 3 3 2 2 2
200 верхняя 4 4 4 4 3 3 3 3
200 нижняя 5 4 4 4 4 3 3 3
300 верхняя 6 6 5 5 5 4
300 нижняя 7 6 6 5 5 5
400 верхняя 7 7 6 6
400 нижняя 8 8 7 6

Конструктивные требования по армированию балок и плит перекрытия

Продольное армирование

Согласно СП 52-101-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры" п.8.3.6: "В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более:

- в железобетонных балках и плитах:

200 мм - при высоте поперечного сечения, h ≤ 150 мм;

1,5h и 400 мм - при высоте поперечного сечения h > 150 мм;"

Понимать этот пункт следует так. Например рассчитывается однопролетная плита перекрытия высотой до 150 мм и по расчету для армирования 1 м ширины такой плиты требуется 3.43 см2 арматуры. Согласно таблицы 170.2 для армирования можно использовать 1 стержень диаметром 22 мм, 2 стержня диаметром 16 мм, 3 стержня диаметром 14 мм, 4 стержня диаметром 12 мм, 5 стержней диаметром 10 мм, 7 стержней диаметром 8 мм и т.д. Так вот, для армирования такой плиты следует принимать не менее 5 стержней диаметром 10 мм. Именно это и обеспечит более равномерное распределение напряжений и деформаций и более эффективное вовлечение в работу бетона. Потому как расчетная схема и реальная работа конструкции - две большие разницы и когда мы рассматриваем материал 1 м ширины железобетонной плиты, как обладающий одинаковыми свойствами по всей ширине, мы делаем очень большое допущение. А чем более равномерно по рассматриваемой ширине будет распределена арматура, тем ближе будет расчетная схема к реальной работе конструкции.

А в Пособии к СП 52-101.2003 данный пункт дополнен следующей рекомендацией (п. 5.13):

"При армировании неразрезных плит сварными рулонными сетками допускается вблизи промежуточных опор все нижние стержни переводить в верхнюю зону.

Неразрезные плиты толщиной не более 80 мм допускается армировать одинарными плоскими сетками без отгибов."

В данном случае речь идет о плитах перекрытия, которые могут рассматриваться как многопролетные балки (пример расчета такого перекрытия см. в статье "Расчет монолитного ребристого перекрытия"). Соответственно в таких плитах возникает момент не только в пролете, но и на промежуточных опорах. И если подобрать арматуру таким образом, что она будет воспринимать моменты, действующие на промежуточных опорах, то армирование можно выполнять одной сеткой для верхней и для нижней зоны сечения, выполняя переход из верхней зоны в нижнюю или наоборот в местах, где расчетный момент, действующий на поперечное сечение плиты, равен нулю. Выглядит это примерно так:

Рисунок 401.1. Варианты армирования монолитной неразрезной плиты б) сварными рулонными сетками с переходом в верхнюю зону сечения на промежуточных опорах, в) сварными одинарными плоскими сетками г) отдельными стержнями (одиночной арматурой).

Ну а теперь пора переходить к не менее важному п. 8.3.7 (5.14 в Пособии): "В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине элемента 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень."

Данная рекомендация основана все на том же требовании обеспечить эффективное вовлечение в работу бетона, а также максимально возможное перераспределение напряжений и деформаций. Дело в том, что в балках и ребрах монолитного ребристого перекрытия шириной > 150 мм может поместиться 2 стержня арматуры с учетом требуемой толщины защитного слоя бетона и соблюдении минимального расстояния между стержнями при ожидаемом максимальном размере крупного наполнителя бетонной смеси и этим нужно пользоваться.

Согласно п. 8.3.8 (5.15): "В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры с площадью сечения не менее 1/2 площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней.

В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты с площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете и не менее двух стержней."

Данный пункт повествует нам о крайних опорах многопролетных неразрезных плит и балок или просто об опорах однопролетных балок и плит. А также о том что даже если изгибающий момент в точках начала опоры однопролетных балок и плит, а также на крайних опорах многопролетных плит и балок равен нулю, то все равно для надлежащей анкеровки арматуру следует предусматривать до опоры и даже дальше. Насколько дальше, на то есть отдельный пункт (5.35). Тем не менее этот пункт не запрещает заводить за грань опоры всю расчетную арматуру, если это арматура периодического профиля.

А в СНиП 2.03.01-84 подобный пункт ((5.20)) дополнен следующей рекомендацией: "В плитах расстояния между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должны превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту."

Из чего следует, что даже если расстояние между стержнями продольной арматуры будет принято согласно указанных выше рекомендаций, а именно не более 200 мм, то все равно за грань опоры придется заводить половину всех продольных стержней. И только если расстояние между стержнями продольной арматуры будет приниматься около 130 мм, то можно заводить за грань опоры третью часть стержней.

И тут возникает очень важный вопрос: а на сколько можно не доводить до грани опоры продольные стержни арматуры в однопролетных балках и плитах и на крайних опорах многопролетных балок и плит? К сожалению ни один из вышеперечисленных нормативных документов прямого ответа на этот вопрос не дает, а приводятся только формулы, да таблицы, в которых мы и попробуем сейчас разобраться.

Например, все для той же однопролетной плиты, рассматриваемой как балка на шарнирных опорах длиной l = 3 м, требуемое сечение составляет 3.43 см2. Однако арматура с таким сечением необходима только посредине плиты, где изгибающий момент максимальный. На опорах, согласно принятой расчетной схеме момент равен нулю и арматура вроде как вообще не требуется, однако с целью анкеровки часть арматуры все же заводится за грань опоры. И хотя нет прямой зависимости между значением изгибающего момента и требуемой площадью арматуры мы все же предположим такую зависимость, получив в итоге небольшой запас по прочности.

Итак, если планируется не доводить до опор половину продольных стержней, то эту половину следует доводить до точки, в которой согласно эпюре моментов значение изгибающего момента будет в 2 раза меньше, т.е. М = ql2/16 плюс расстояние, необходимое для анкеровки арматуры в растянутом бетоне.

Согласно уравнению моментов:

Мx = qlx/2 - qx2/2 = ql2/16

тогда

x = 0.146l или примерно 438 мм (методы решения квадратных уравнений здесь не приводятся)

Для арматуры периодического профиля минимально допустимая длина анкеровки в растянутом бетоне составляет согласно Таблице 328.1 не менее 20d = 200 мм, не менее 250 мм, а также не менее (0.7·3600/117 + 11)10 = 325 мм (пояснения к формуле там же, где и таблица). Таким образом обрываемую арматуру можно не доводить до граней опор на 438 - 325 = 113 мм.

Как видим, экономия при обрывании арматуры в пролете не то чтобы сумасшедшая и потому при выполнении 1-2 плит лучше довести все продольные стержни до опор. Так оно надежней будет. Да и перераспределение усилий в плите при этом будет более равномерным.

Ну и еще одно требование, относящееся к балкам, достаточно редко встречающимся в малоэтажном строительстве, но тем не менее (п. 5.16): "В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона, имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм."

На первый взгляд такое требование выглядит нелогичным - зачем устанавливать арматуру приблизительно посредине высоты сечения, т.е. там, где растягивающие или сжимающие напряжения минимальны или их вовсе нет? Тем не менее нельзя забывать о том, что стержни поперечной арматуры могут работать на сжатие, а значит чем меньше их расчетная длина, тем больше устойчивость. Соответственно установка дополнительных продольных стержней, особенно при сварном каркасе, уменьшает расчетную длину стержней поперечного армирования как минимум вдвое.

Примечание: выражение в данном пункте "имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм" для меня тайна великая есмь. Причем в СНиПе этот пункт формулируется практически также. Предполагаю, что это как-то связано с балками таврового сечения, но утверждать не буду.

Кстати, пора поговорить о поперечном армировании.

Поперечное армирование

п.8.3.9: "Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.

Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура."

Суть этого требования в том, что поперечная арматура никогда не помешает. И даже если по расчету не требуется, тем не менее будет способствовать более равномерному распределению напряжений в сечениях ж/б элемента.

Согласно п. 8.3.10 "...Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.

В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры."

Требования данного пункта, на мой взгляд очевидны и дополнительных комментариев не требуют. В том смысле, что арматуру диаметром 5 мм трудно приварить к арматуре диаметром 30 мм.

Согласно п. 8.3.11: "В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5 h0 и не более 300 мм.

В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

В балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75 h0 и не более 500 мм."

Тут тоже все более менее понятно и как бы уточнение п. 8.3.9.

А кроме того из этого пункта следует вывод, что даже если в сжатой зоне балки высотой более 150 мм по расчету продольная арматура не требуется, то по конструктивным требованиям ее следует установить. Иначе к чему вверху крепить поперечную арматуру, чтобы обеспечить удержание стержней в проектном положении при бетонировании и в процессе набора прочности бетона (имеются в виду сварные плоские каркасы)? При этом диаметр конструктивной продольной арматуры можно принимать в 1.5-2 раза меньше, чем расчетной продольной арматуры.

А в Пособии за этим следует следующий пункт (5.22): "Отогнутые стержни арматуры должны предусматриваться в изгибаемых элементах при армировании их вязаными каркасами. Отгибы стержней должны осуществляться по дуге радиусом не менее 10d. В изгибаемых элементах на концах отогнутых стержней должны устраиваться прямые участки длиной не менее 0,8lan, принимаемой согласно указаниям п.5.32, но не менее 20d в растянутой и 10d — в сжатой зоне.

Прямые участки отогнутых гладких стержней должны заканчиваться крюками.

Расстояние от грани свободной опоры до верхнего конца первого отгиба (считая от опоры) должно быть не более 50 мм.

Угол наклона отгибов к продольной оси элемента следует принимать в пределах 30 - 60°, рекомендуется принимать угол 45°."

Как выглядит такой отгиб, можно посмотреть все на том же рис. 401.1 г). А еще смысл этого пункта в том, что если вы делаете вязаный каркас, то обрыв арматуры, не доводимой до грани опоры, рассчитывать вовсе не обязательно. Достаточно выполнить требования данного пункта. И кроме того из этого пункта следует, что вязанные каркасы для балок с 2 стержнями в нижней растянутой зоне нежелательны, надежнее делать для балок сварные каркасы.

Согласно п. 8.3.14: "В элементах, на которые действуют крутящие моменты, поперечная арматура (хомуты) должна образовывать замкнутый контур."

Как правило крутящие моменты могут возникать в перемычках наружных стен и прочих балках, к которым нагрузка приложена не по центру тяжести сечения. А потому для таких элементов лучше использовать поперечную арматуру согласно указанному пункту, даже если расчет на действие крутящих моментов не проводился.

8.3.15 Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3 h0 и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе h0/3 и не далее h0/2 от этого контура. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1/5 h0.

Расстояния между стержнями поперечной арматуры в направлении, параллельном сторонам расчетного контура, принимают не более 1/4 длины соответствующей стороны расчетного контура.

8.3.16 Расчетную поперечную арматуру в виде сеток косвенного армирования при местном сжатии (смятии) располагают в пределах расчетной площади Ab,max (6.2.43). При расположении грузовой площади у края элемента сетки косвенного армирования располагают по площади с размерами в каждом направлении не менее суммы двух взаимно перпендикулярных сторон грузовой площади (рисунок 6.11).

По глубине сетки располагают:

- при толщине элемента более удвоенного большего размера грузовой площади - в пределах удвоенного размера грузовой площади;

- при толщине элемента менее удвоенного большего размера грузовой площади -; в пределах толщины элемента.

8.3.17 Поперечная арматура, предусмотренная для восприятия поперечных сил и крутящих моментов, а также учитываемая при расчете на продавливание, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки или охвата продольной арматуры, обеспечивающую равнопрочность соединений и поперечной арматуры.

Данные пункты пока оставляю без комментариев.

Возможно со временем я для большего удобства пользования разобью данные требования по категориям типа: "требования при армировании плит и балок сварными каркасами из арматуры периодического профиля", "требования при армировании плит и балок вязаными каркасами". А может и будут отдельные категории для балок и для плит, но пока некогда.

опалубка, армирование, примеры выполнения чертежей

Всё на тему конструирования железобетонных балок будет собираться в этом разделе. Информация для удобства разбита по темам и представлена ниже. Выбирайте, читайте, изучайте.

Хочется отдельно сказать о том, что же за зверь такой – конструирование. Расчет выполнить нужно, но не достаточно. Определить габариты конструкции и ее рабочую арматуру не достаточно. Есть еще масса нюансов, которые расчет не выявит. Их нужно просто знать (найти в нормативной литературе) и применить. В принципе, если вы просто возьмете "Руководство по конструированию железобетонных конструкций"  или более современный (но мало отличающийся по сути) справочник Тихонова, и, не особо задумываясь, скурпулезно выполните абсолютно все требования, которые касаются вашей конструкции, вы с задачей справитесь. Я же хотела с помощью цикла статей о конструировании колонн дать понимание сути конструирования:

Хочется сказать, что всё, что вы НЕ покажете на чертежах, строители НЕ сделают в натуре. Это важная мотивация для проектировщика вникать в тонкости конструирования и делать свои чертежи информативными, полными и понятными.

Тема конструирования балок не закрыта, ее еще дополнять и дополнять. Я буду благодарна вам за комментарии с пожеланиями, что бы вы хотели еще узнать на тему конструирования.

 

class="eliadunit">

материалы, схемы, расчет, пошаговая инструкция выполнения работ

Перекрытие один из несущих элементов строения. Самый распространённый материал, применяемый для его возведения, это железобетон (композиция бетона и стали). Соблюдение строительных правил и норм по армированию плиты перекрытия, это гарантия надёжности железобетонной конструкции.  Правильное расположение арматуры в бетоне, даёт ему необходимую прочность, для того чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение и изгиб.  Можно выполнить армирование монолитной плиты перекрытия своими руками, для этого необходимо соблюдать технологию выполнения работ.

Виды бетонных перекрытий

Бетонные перекрытия бывают двух типов.

  1. Стандартные – это железобетонные плиты, которые изготовляются на заводе.
  2. Монолитное перекрытие – это железобетонная конструкция, возведение которой осуществляется на месте строительства.

Стандартные плиты могут быть: пустотными, ребристыми, сплошными, а также иметь и другие конструктивные особенности. Всё зависит, от места их применения в строительстве.

Основное преимущество возведения перекрытия готовыми плитами, от монолитного, это скорость строительства и цена. В течение дня можно перекрыть частный дом ж/б плитами, когда для сооружения сплошной монолитной плиты необходимо минимум месяц. Но это не пугает застройщиков, так как у монолитной плиты масса преимуществ перед плитами перекрытия.

Достоинства и недостатки монолитного перекрытия

Преимущества, благодаря которым монолитное перекрытие пользуется большой популярностью в строительстве.

  1. Надёжность. Обладает прочностью и несущей способностью, способной выдерживать механические нагрузки, воздействие температур, влаги, с которыми не могут справиться другие виды перекрытий.
  2. Форма плиты может быть любой!
  3. Целостность конструкции.
  4. Распределение нагрузки.
  5. Пожаробезопасность. Обладает высокой огнестойкостью.
  6. Срок службы.
  7. Самостоятельное строительство.

К недостаткам строительства монолитного перекрытия можно отнести.

  1. Стоимость.
  2. Трудоёмкость строительных работ.
  3. Время строительства.

Чем и зачем армируют перекрытие

Для армирования плит перекрытия используют стальную, так и композитную арматуру (в основном стеклопластиковую). Более распространена металлическая арматура А500С (в проектной спецификации может обозначаться S500), популярны диаметры 10 и 12 мм. Для основного армирования железобетонной конструкции используют только рифлёную арматуру, чтобы создания качественную связь арматуры с бетоном. Для изготовления дополнительных элементов, не влияющих на несущую способность будущей железобетонной конструкции, можно использовать гладкую арматуру А1. Практикуют в современном частном строительстве и комбинирование арматуры, используют для армирования монолитной плиты одновременно металлические и стеклопластиковые пруты.

Несмотря на то что какая арматура используется, играет она одну и ту же роль в бетоне – придаёт ему необходимую прочность, чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение, скручивание и изгиб.

Этапы строительства монолитной плиты перекрытия

Начинается строительство с составление чертежа будущей конструкции плиты. А именно, расчета толщины перекрытия, подсчета веса арматуры необходимой для армирования, марки используемого бетона. На эти параметры влияют многие факторы, которые следует учесть при составлении чертежа, самостоятельно это делать не советую, лучше заплатить проектировщику и он произведет все расчеты, а вы будете спать спокойно.

На начальном этапе возводятся вертикальные несущие опоры строения, на которые будет опираться перекрытие. Это могут быть колонны, стены из бетона или кирпича, а также и газосиликатного блока необходимой плотности.

Установка опалубки под бетонные стены.

После возведения несущих опор устанавливается горизонтальная опалубка под перекрытие необходимого размера, с запасом от 30 см, для установки борта. В состав опалубки входят телескопические стойки, треноги, короны, ригеля и ламинированная фанера. Процесс монтажа опалубки проводится в следующем порядке:

  1. Устанавливаются треноги. Их функция фиксировать стойки в необходимом месте в вертикальном положении.
  2. Расстановка и крепление стоек к треногам. Изначально стойки выдвигаем на необходимое расстояние, в зависимости от высоты будущего перекрытия, с учетом ригелей и фанеры, например: если перекрытие высотой 3 метра, то стойку выдвигаем на 258 см, то есть 300 см отнимаем 2 ригеля по 20 см и фанеру 2 см. На стойки надеваем короны.
  3. Монтируем несущие ригеля в короны стоек. Они должны выступать минимум 15 см, за корону.
  4. Раскладка поперечных ригелей и выравнивание опалубки по уровню, с помощью нивелира или лазерного уровня.
  5. Укладка фанеры. Шаг ригелей в пределах 40-60 см, при толщине перекрытия 15 – 22 мм. Этот параметр зависит от толщины используемой фанеры и от толщины будущей плиты.
  6. Установка борта, края перекрытия. Бывают случаи, когда пробиваются по краю плиты только гвозди в качестве ориентира для армирования, а бортовая опалубка устанавливается позже, так как она может мешать процессу армирования.

Сборка горизонтальной опалубки под плиту перекрытия.

После установки опалубки выполняется армирование плиты перекрытия, укладывается арматура нижнего и верхнего слоя, по проекту и соединяется между собой проволокой, образуя железный каркас (подробнее процесс армирования разберём ниже).

На следующем этапе плиту бетонируют. С помощью крана и колокола для подачи бетона, либо бетононасосом. При укладке бетонной смеси её обязательно следует уплотнять вибратором, заливка производится беспрерывно, плита должна быть монолитной (бывают исключения при больших объёмах, могут устанавливаться отсечки, обязательно согласовывается с проектировщиком). В жару следует накрыть плиту клеёнкой и периодически поливать водой, чтобы бетон не пересыхал, в зимний период на арматурный каркас крепят обогрев.

Процесс бетонирования монолитной плиты бетононасосом.

После того как плита перекрытия наберёт необходимую прочность, производится демонтаж опалубки, места стыков листов фанеры, при необходимости шлифуют.

Пошаговый пример устройства армирования монолитной плиты перекрытия

Для более подробного изучения рассмотрим на примере, как выполняется армирование монолитного перекрытия толщиной 200 мм. В качестве основной арматуры используются пруты диаметром 12 мм, размер ячейки основной сетки 200х200 мм.

Схема армирования плиты перекрытия

Арматурный каркас плиты будет состоять из двойного армирования, 2 уровня сетки с расположенными в ней усилениями, требуемыми проектом. Как писалось выше, размер ячейки 20 на 20 см. Дополнительная арматура – усиление, в нижней сетке укладывается в области между опорами, так как на бетон в этом месте действует сила растяжение, вверху, наоборот, над опорами.

Нижний слой армирования плиты перекрытия

Начинается процесс армирования плиты с разметки. Отмеряем по чертежу, все его стороны и во все его углы внутренние и наружные вбиваем гвозди. По гвоздям натягиваем нить и получаем контур нашего будущего перекрытия, край бетона. От него будет проводиться разметка расположения арматуры. Согласно чертежу, смотрим какая арматура укладывается первой и от параллельной ей стороны перекрытия начинаем разметку.

В нашем случае защитный слой до центра арматуры от края перекрытия 4.5 см, следовательно, отмеряем от нити расстояние 4 см, и забиваем в это место гвоздь.  Далее, на расстоянии 11.5 метров отступаем то же расстояние от края и забиваем второй гвоздь. По этим двум гвоздям натягиваем нить, это будет край первой арматуры, далее по шнурку через расстояние 1.2 м, пробиваем гвозди, укладываем первый прут, прижимаем его к гвоздям и фиксируем, с другой стороны, тоже гвоздями. Это необходимо, для того чтобы зафиксировать первый прут, от него будет зависеть ровность завязанной сетки и производится разметка расположения арматуры.

Далее, от нашего зафиксированного прута с помощью рулетки делаем разметку арматуры через 200 мм, рисуем маркером либо карандашом корректором отметки. По ним будет производиться укладка арматуры.

Если на перекрытии присутствуют балки либо капители колонн, вяжем сперва их по месту, либо на земле, а потом монтируем краном.

Следующим шагом устанавливаем «деки» в местах продавливания, по чертежу. Обычно ставятся на колоннах и углах стен.

Теперь можно приступить к армированию основной сетки. По меткам разносим арматуру, выравниваем по торцу, делая защитный слой 2 см.

Сразу зарезаем разбежку нахлестов арматуры. В нашем случае нахлест равен 40 диаметрам, для арматуры 12 мм, это 48 см. Разбежка равна 1,5 перехлеста – это 72 см, минимум, больше можно. Из получившихся кусков можно сделать пешки, они нам понадобятся для установки по краям плиты перекрытия и для обрамления отверстий.

Схема стыковки и размер нахлеста арматуры в монолитной плите перекрытия (без сварки).

После того как уложили первый слой, приступаем к укладке второго, он будет перпендикулярен первому. Так же натягиваем нить, пробиваем гвозди и фиксируем первую арматуру, от неё будет производиться дальнейшее армирование нижнего слоя монолитной плиты перекрытия. Зафиксировав её, связываем каждое пересечение арматуры по рулетке – шаг 200 мм. Следующим шагом укладываем арматуры через каждые 2 метра и также провязываем по рулетке с шагом в 20 см. Этот прут является монтажным и сразу же частью нижней сетки.

Провязав монтажные пруты, подставляем под них фиксаторы защитного слоя для арматуры, и производим разметку и укладку усиления 1-ого слоя.

Уложив все усиления разносим и привязываем остальные пруты основного армирования. Завязав всю нижнюю основную сетку, подставляем фиксаторы, с шагом 600 на 600 мм (5 штук на 1 метр квадратный). После установки фиксаторов укладываем усиления 2 слоя. Привязывается усиление по центру ячейки основного армирования, если шаг 200 мм, при шаге 100 мм, на расстоянии 50 мм от центра основного армирования, получится в ячейке по два прута усиления.

Важно! Связывать арматуры следует в шахматном порядке, с шагом 400 мм. Это обеспечит надёжную фиксацию металлических стержней между собой.

Финальный вид нижней сетки, с фиксаторами защитного слоя 25 мм, 5 штук на квадратный метр.

Если на перекрытии есть отверстия, их лучше разметить сразу, пока нет арматуры, начертить на опалубке и забить по углам гвозди. Можно сразу поставить опалубку для них, или же вырезать позже после армирования всей плиты, кому как удобней. Отверстия, размер которых более чем 200 на 200 мм, следует обрамлять дополнительной арматурой, выпуская в каждую сторону от короба по 50 см, то есть если короб 60 на 60 см, то размер обрамления 160 см. Привязывается по два прута с шагом 100 мм, с каждой стороны короба на верхнем и нижнем слое армирования, в общем, 16 прутов на короб. Так же привязываются пешки, к каждому пруту основной сетки.

Устройство усиления отверстий в плите перекрытия.

Верхний слой армирования монолитной плиты

Армирование верхнего слоя начинается с монтажа пространственных каркасов или “лягушек”. Их функция, поддержка верхнего армирующего слоя и соблюдение проектное расстояние между слоями. Шаг установки каркасов 1 метр, если устанавливаются “лягушки”, шаг 800 мм.

При наличии в плите перекрытия балкона, его усиляют, балками либо дополнительными прутами, в зависимости от проектных требований. Между балками арматура вырезается, и вставляется полистирол толщиной 100 мм, для уменьшения промерзаемости.

Далее, по нижней сетке укладываем арматуру 3 слоя армирования. Привязываем к каркасу или “лягушке” строго напротив нижней сетки. Через 2 метра укладываем монтажные пруты 4 слоя армирования и провязываем арматуру.

Выравнивание и крепеж арматуры верхнего слоя проволокой к “лягушкам”.

Следующим шагом укладываем верхнее усиление 3 слоя с необходимым шагом, то что попадает на каркас или “лягушку” привязываем.

Уложив усиления, раскладываем всю основную арматуру 4 слоя армирования и привязываем напротив нижней сетки. После укладываем усиление 4 слоя армирования и закрепляем вязальной проволокой.

Финальный вид армирования плиты перекрытия 20 см.

На последнем этапе армирования по краю перекрытия по основной сетке привязываем пешки. Это можно делать и в этапе вязки нижнего слоя.

Выполнив армирование плиты перекрытия, следует выполнить контрольную проверку, всё ли усиление на месте, соблюдены ли везде защитный слой. Если всё в порядке можно приступать к бетонированию плиты.

Важные моменты при армировании плиты

Правильно выполненное армирование плиты перекрытия обеспечит её долгую эксплуатации, для этого запомните следующие моменты, на которые следует обращать внимание в первую очередь.

  1. Защитный слой. Именно он обеспечивает правильную работу арматуры в плите перекрытия и защищает о коррозии.
  2. Величина нахлеста. Минимум 40 диаметров арматуры, этого будет достаточно, можно больше, но ни меньше.
  3. Расположение нахлестов. Верхний и нижний нахлест не должен совпадать.
  4. Обрамление отверстий. Неправильно выполненное обрамление, может привести к трещинам на перекрытии.
  5. Надёжная вязка арматуры. Она не должна шататься и прогибаться, а так же идти ровно без изгибов.
  6. Усиление. Количество должно соответствовать проектным требованиям, располагаться строго по чертежу.
  7. Арматура должна быть чистой и не ржавой.

Вот и всё о чем следует помнить при выполнении работ для качественного результата, если есть вопросы по армированию плиты перекрытия, задавайте их в комментариях.

Армирование колонн. Пояснение к важным пунктам "Руководства по конструированию"

Содержание:

1. Пункт 3.60. О гибкости колонн.

2. Пункт 3.62. О защитном слое бетона.

3. Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.

4. Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.

5. Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.

6. Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.

7. Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.

8. Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.

9. Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.

10. Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.

11. Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.

 

Все, что касается конструирования колонн, изложено в «Руководстве по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» – пункты 3.59 – 3.72, также важная информация содержится в пунктах 3.73 – 3.90 (их мы разбирать в этой статье не будем).

В данной статье я хочу дать пояснения к важным пунктам руководства, возможно, это поможет вам подойти к конструированию более осознанно.

Итак, начнем разбор.

Пункт 3.60. О гибкости колонн.

 

Обратите внимание на этот пункт и всегда проверяйте гибкость колонны. Здесь l₀ - это рабочая высота колонны, она принимается согласно указаниям "Пособия по проектированию железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры", r - радиус инерции сечения, h - высота сечения.

В чем суть этого требования? Чем длиннее колонна, тем больше должно быть ее сечение - это основное условие устойчивости. Слишком тонкая и длинная колонна будет гибкой, и шансов потерять устойчивость у такой колонны намного больше. Условие из п. 3.60 позволяет ограничить соотношение длины колонны и ее сечения (будь это высота сечения или радиус инерции).

 

Пункт 3.62. О защитном слое бетона.

 

Требование по защитному слою арматуры - очень важное.

Во-первых, согласно п. 3.4 руководства есть четкое требование по ограничению защитного слоя для рабочей арматуры - не более 50 мм. Какова причина такого ограничения? При большем защитном слое бетон колонны просто начнет растрескиваться, необходимо будет устанавливать дополнительные сетки, а в колоннах это делать совсем не рационально.

Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться.

Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.

 

Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.

Почему дается ограничение по длине стержня? Коррозия здесь играет очень малую роль. В основном важно удобство укладки арматуры в опалубку. Погрешности при нарезке арматуры тоже бывают, и очень неприятно, когда стержень каркаса не помещается в опалубке. Особенно этот пункт важен для сборных колонн.

Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.

 

Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения!
Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой.

Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.

Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.

Как найти процент армирования колонны?
Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е. ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2.
Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%

 

Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.

Очень важно запомнить требования пункта 3.65 и всех желающих сэкономить (а таких будет много на вашем пути) посылать к этому пункту. А для себя еще важно запомнить, что и для монолитных колонн применение двенадцатки крайне сомнительно - разве что в частных двухэтажных домиках - не зря в руководстве используется слово "допускается" (т.е. можно, но хорошо подумай, прежде чем применять).

По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий.
Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров.

Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.

 

Пункт 3.67.  О выпусках арматуры из колонн.

Обратите внимание на то, что выделено жирным. При конструировании колонн стыковка арматуры без сварки очень часто выливается в немалую проблему, особенно если используется арматура не по ГОСТ 5781-82, а по ДСТУ3760:2006. Дело в том, что у арматуры по ДСТУ просто огромная величина нахлестки. К примеру, для арматуры диаметром 25 мм требуется величина нахлестки 1400 мм. Если располагать нахлестку с разбежкой, как оказано на рисунке 71а (там 50% стержней выводятся на одну величину нахлестки, а вторые 50% - на две величины нахлестки), то получается уже 1400 мм и 2800 мм (почти высота этажа). Представьте себе, какой сумасшедший перерасход арматуры будет, если на каждом этаже выполнять такие стыки. А ведь бывает арматура и больших диаметров.
В случае возникновения такой проблемы всегда рациональней предпочесть стыковку арматуры сваркой с накладками (стыкам арматуры будет посвящен отдельный день в марафоне). Если же стыковать сваркой по какой-то причине не получается (не согласен заказчик, т.к. нет квалифицированных сварщиков и т.д.), то следует обратить внимание на вот эти строки из п. 3.67:

"При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж".

На что еще следует обратить внимание при конструировании стыковки арматуры в колоннах?
1) Если колонна небольшого сечения, и арматура в ней расположена довольно насыщено, нужно проверить, как же эта арматура сможет разместиться в местах нахлестки.
2) Обязательно нужно делать на чертеже схему расположения выпусков арматуры из колонны нижнего этажа - чтобы до бетонирования рабочие установили стержни в нужном положении. А то бывает забетонируют все, начинают устанавливать арматуру следующего этажа, и то стержни некуда ставить, то защитного слоя бетона для выпусков не остается (а для выпусков защитный слой должен быть не меньше, чем для основной арматуры).
3) Нужно указывать в ведомости деталей, что стержни диаметром более 18 мм нужно изгибать с соблюдением радиусов загиба (см. рисунок 1в руководства).

Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.

Очень важный пункт. Пустовать пространство армированного железобетона не должно, поэтому стержни устанавливаем не реже, чем через 400 мм.
Но еще важнее расстояние между стержнями. Никогда не забываем, что в свету между стержнями должен нормально пройти бетон (а это не раствор, в нем камни довольно крупной фракции присутствуют).
Еще важнее помнить, что любой диаметр арматуры (10, 18 или 25 мм) - это номинальный диаметр, который не учитывает выступающих серповидных частей арматуры.

В ГОСТе или ДСТУ на арматуру вы можете найти реальный диаметр арматурного стержня, который будет больше номинального (для арматуры 8 реальный размер 9 мм; для арматуры 25 реальный размер 27 мм). В густоармированных сечениях всегда важно прорисовывать размещение арматуры с учетом реальных диаметров.

 

Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.

Очень важно не забывать о конструктивной арматуре. Как сказано в этом пункте, конструктивная арматура нужна для предотвращения выпучивания при бетонировании. Вы можете в проекте указать рабочую арматуру по расчету, но будет ли с нее толк, если при бетонировании арматура разъедется и для нее не останется защитного слоя бетона?
Если вы армируете сетками, всегда сверяйтесь с рисунком 72 - все ли дополнительные стержни вы поставили, чтобы каркас был достаточно жестким.

Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).

 

Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.

Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.

На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции. В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.

 

Пункт 3.71.  О шаге поперечной арматуры.

Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.

С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.

Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.

Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по "Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98" и выбирайте худший вариант.

 

Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.

Требования пункта 3.72 довольно четкие. Круглыми в сечении должны быть спирали, так как при любом отклонении от круга в арматуре будут возникать дополнительные напряжения. Да и навивочную машину, обеспечивающую спираль не круглого сечения вряд ли можно найти.

Еще хочется добавить, что требования к армированию круглых колонн можно использовать при армировании буроинъекционных свай круглого сечения.

class="eliadunit"> Добавить комментарий

Расстояние между арматурой в бетонных балках и перекрытиях

Минимальное и максимальное расстояние между арматурой в бетонных конструктивных элементах, таких как балки и плиты, требуется в соответствии со стандартными правилами. Минимальное расстояние между арматурой основано на максимальном размере заполнителей, чтобы бетон можно было правильно укладывать и уплотнять. Максимальное расстояние между арматурой, основанное на глубине балок и плит, чтобы обеспечить адекватную поддержку изгибающего момента и поперечной силы в конструкции.

Шаг арматуры в бетонных балках и перекрытиях

1.Минимальное расстояние между стержнями при растяжении

Минимальное расстояние по горизонтали между двумя параллельными основными стержнями должно быть равно диаметру большего стержня или максимальному размеру крупного заполнителя плюс 5 мм. Однако, если уплотнение выполняется игольчатым вибратором, расстояние можно дополнительно уменьшить до двух третей от номинального максимального размера крупного заполнителя.

Минимальное расстояние по вертикали между двумя основными стержнями должно быть

2. Максимальное расстояние между стержнями при растяжении

Обычно этот интервал будет таким, как указано ниже:

    1. Для балок эти расстояния составляют 300 мм, 180 мм и 150 мм для марок основной арматуры Fe 250, Fe 415 и Fe 500 соответственно.
    2. Для плит
      • (i) Максимальное расстояние между двумя параллельными основными арматурными стержнями должно составлять 3 или 300 мм или в зависимости от того, что меньше, и
      • (ii) Максимальное расстояние между двумя вторичными параллельными брусьями должно быть 5 или 450 мм или в зависимости от того, что меньше.

Рис: Шаг арматуры в балках

3. Минимальные и максимальные требования к армированию в элементах

Для балок

Подробнее на Руководство по армированию

.

Типы бетонных балок и детали их армирования

Железобетонные балки - это элементы конструкции, которые выдерживают поперечную нагрузку, которая обычно опирается на опоры на ее конце. Балка - это тип балки, которая поддерживает одну или несколько балок меньшего размера.

Типы бетонных балок

Балки классифицируются как

  1. Простая балка
  2. Сплошная балка
  3. Полунепрерывная балка
  4. Балка консольная
  5. Балка тавровая

1.Простые бетонные балки

Простая бетонная балка - это балка, имеющая одинарный пролет, опирающийся на конец без ограничения на опоре. Простой луч иногда называют опертой балке. Ограничение означает жесткое соединение или закрепление на опоре.

Рис: Балка без опоры

2. Сплошная балка

Это балка, опирающаяся более чем на две опоры. Это может быть одиночная балка, предназначенная для большого пролета между колоннами или стенами с промежуточными опорами малых балок, или одиночная неразрезная балка на всю длину конструкции с промежуточными опорами колонн или стен.

Рис. Сплошная балка с деталями армирования

3. Полунепрерывная балка

Относится к балке с двумя пролетами с ограничениями на двух крайних концах или без них.

Рис. Полунепрерывная балка

4. Консольная балка

Консольные балки поддерживаются одним концом, а другой конец выступает за опору или стену.

Рис: Детали арматуры консольной балки RCC

5.Т - балка

При перекрытии плит и балок. заливаются одновременно, образуя монолитную конструкцию, в которой часть плиты с обеих сторон балки служит полками тавровой балки. Балка под плитой служит элементом перемычки и иногда называется стержнем.

Рис: Тавровая балка ПКР

.

Усиление железобетонных балок с помощью углепластика и стеклопластика

Бетонные балки были усилены путем двойного обертывания срезанных кромок балок под углом 45 ° в противоположных направлениях либо полимером, армированным углеродным волокном (CFRP), либо полимером, армированным стекловолокном (GFRP). Исследование включало 3 балки с оберткой из углепластика, 3 балки с оберткой из стеклопластика и 3 контрольных балки, все из которых имели длину 150 250 2200 мм и изготовлены из бетона C20 и конструкционной стали S420a в лабораториях факультета технического образования Университета Гази, Турция.Образцы в формах выдерживали поливом на открытом воздухе в течение 21 дня. Испытания на четырехточечный изгиб были проведены на образцах для испытаний балки, и были собраны данные. Данные были оценены с точки зрения смещения нагрузки, несущей способности, пластичности и потребления энергии. В балках, армированных углепластиком и стеклопластиком, по сравнению с контролем, наблюдалось увеличение прочности на 38% и 42% соответственно. Во всех балках, как и ожидалось, напряжение разрушения-изгиба возникло в центре. Наибольшее растрескивание наблюдалось в области изгиба 4.Сравнение материалов CFRP и GFRP показывает, что детали, усиленные GFRP, поглощают больше энергии. Оба материала дали успешные результаты. Применение более толстой эпоксидной смолы в балках из углепластика и стеклопластика считалось эффективным для предотвращения разрушения.

1. Введение

В связи с увеличением населения городов существует очень высокий спрос на квартиры. Более того, из-за продолжающейся тенденции к переезду в город наблюдается резкий рост городского населения, и поэтому для удовлетворения высокого спроса необходимы новые жилые районы.Наряду с демографическим бумом возникла потребность в большем количестве общественных зданий, таких как социальные объекты и школы. Таким образом, для оптимального использования национальных ресурсов необходимо изучить способы ремонта и укрепления поврежденных зданий.

Термин «ремонт» подразумевает изменение функционально или визуально поврежденного здания, чтобы сделать его похожим на новое. «Укрепление» включает в себя изменения в здании для увеличения его несущей способности, жесткости, пластичности и устойчивости. В этом исследовании основное внимание уделяется укреплению.Стяжка не размещена в соответствии со значениями расстояния, указанными в плане строительства, недостаточная продольная основная арматура, недостаточно закрепленная арматура, случайное размещение арматуры, обрушение ненесущих стен и дымоходов, а также использование бетона низкого качества - вот некоторые из причин, вызывающих в необходимости усиления [1].

Необходим такой метод укрепления, чтобы в процессе укрепления жильцам здания не нужно было опорожнять здание; соседние постройки не подвергаются усилению, а укрепление завершается в короткие сроки.Более того, благодаря этому конкретному методу усиления ожидается, что здание будет более прочным и хорошо подготовленным с точки зрения норм сейсмостойкости. Кроме того, этот конкретный метод должен соответствовать текущему эстетическому состоянию и быть доступным.

Norris et al. усиленные бетонные балки в растянутых областях с FRP и аналитически и экспериментально изучили результаты. Они обнаружили, что углепластик, нанесенный вертикально на трещины, увеличивает долговечность и жесткость.Они сообщили, что из-за накопления напряжения наблюдались хрупкие разрушения [2].

Качлакев и МакКарри применили 2 различных метода армирования в дислокационных областях балок: нанесение текстиля на область сдвига полностью и частично. В этом исследовании они предложили рентабельный метод усиления [3].

Ян и Нанни усилили натяжные балки с пластинами из стеклопластика, предотвращающими изгиб и сдвиг. С помощью экспериментов по 4-точечному изгибу были определены значения отражения нагрузки и натяжения.Во всех образцах наблюдалось увеличение прочности на 150% [4].

Alkan исследовал процесс закругления углов при усилении FRP. В круглых балках пропускная способность FRP достигла 67%. Автор отметил замечательный эффект закругления углов [5].

Perera et al. применил тот же метод упрочнения к образцам миллиметровой балки. Образцы, армированные углепластиком, были подвергнуты испытанию на трехточечный изгиб. Углепластик был обернут одним слоем вокруг балок во всей области растяжения и на половине сторон.Результаты показали, что усиленные балки несут на 80% больше нагрузки [6].

Мааледж и Леонг изучили сцепление углепластика и бетонных блоков и обсудили его с точки зрения аналитических результатов. Испытаниям подвергались поверхности сцепления различных образцов, а поврежденные образцы исследовались с помощью модели конечных элементов. В целом они сообщили о хорошей корреляции между вычислительными решениями и экспериментальными результатами [7].

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Образцы диаметром 9 мм были приготовлены из материалов C20 и S240.Использовались деформированные стержни Ø8 и Ø12. В обеих областях сдвига 1/3 было использовано на 50% больше арматуры. В таблице 1 показан план усиления, а на рисунке 1 показаны детали армирования.


Количество бетонных балок, использованных в экспериментах, и их размеры (мм) Комментарий

3 шт.
150 × 250 × 2200
3 управляющие балки (группа 1)

3 единицы
150 × 250 × 2200
3 бетонные балки были усилены углепластиком в области сдвига (группа 2)
(обе области сдвига (1/3) были обернуты под углом 45 ° в обоих направлениях)

3 шт.
150 × 250 × 2200
3 бетонные балки были усилены стеклопластиком в области сдвига (группа 2)
(обе области сдвига (1 / 3) были намотаны под углом 45 ° в обоих направлениях)

2.1.1. Механические свойства материалов формы, использованных в исследовании

Древесина тополя (30 мм) использовалась в качестве материала формы в исследовании. Были сконструированы формы диаметром 9 мм, изготовленные из готового к использованию формовочного масла.

2.1.2. Механические свойства бетона, использованного в исследовании.

Бетон C20, использованный в исследовании, был получен на заводе по производству товарного бетона. Свойства бетона C20: тип цемента: CEM I 32,5, величина осадки = 10 см, максимальный размер заполнителя = 16 мм, водоцементное соотношение = 0.58, вес воды = 228 кг, вес цемента = 393 кг. Бетоны, помещенные в формы, прессовали с помощью вибратора, полученного из строительной лаборатории. Образцы в формах выдерживали поливом на открытом воздухе в течение 21 дня. Образцы бетонных цилиндров были испытаны через 29 дней после даты изготовления, и значения нагрузки и напряжения представлены в таблице 2.

900,3 . Механические свойства эпоксидной смеси, использованной в исследовании.

Sikadur 330 (1,31 кг / л) с компонентами A и B, густая, как тесто. Компоненты A и B перемешивали по отдельности в разных контейнерах в течение 3 минут, а затем A выливали на B и смешивали вместе.Смесь наносили на поверхность штукатурным шпателем и плоским скребком. Количество клея составляло 2 кг / м 2 . Для нанесения второго слоя на углепластик через 1 день была нанесена эпоксидная смола. Во избежание внешнего воздействия процедура закрытия была произведена на 1 день позже. Во время нанесения эпоксидной смолы тщательно контролировали температуру и количество используемого клея [8].

2.1.4. Механические свойства углепластика, использованного в исследовании

Углепластик, который сделан из углеродного волокна, представлял собой одноосную обертку Sika Wrap с плотностью 230 г / м 2 , 0.Толщиной 13 мм и получали в виде рулонов 0,60 × 50 м [8].

2.1.5. Механические свойства GFRP, использованного в исследовании.

GFRP, который сделан из стекловолокна, представляет собой одноосную обертку Sika Wrap 430 G с плотностью 430 г / м 2 и выпускается в виде m рулонов. Прочность на сжатие GFRP составляла 3300–4500 МПа, а относительное удлинение при разрыве - 0,048 [8].

2.1.6. Механические свойства армирования и условные обозначения образцов бетонных балок

Механические свойства образцов бетонных балок, изготовленных для целей усиления, представлены в таблице 3.


образцы C20 Диаметр цилиндра (мм) Осевая нагрузка (кН) Сечение (мм 2 ) Осевое напряжение сжатия (кН / мм 2 )

1 150 64 17663 0.0038
2 150 63 17663 0,0039
3 150 62 17663 0,0036

903 9003 903

Номер Образец Тип Количество Поверхность (мм 2 ) Степень усиления (Н / мм 2 ) (Н / мм 2 ) (Н / мм 2 )

1 K101 S420a 2ø12 0.00602 0,0036 44,93 68
2 K102 S420a 2ø12 37500 0,00602 0,0036 44,93 2ø12 37500 0,00602 0,0036 44,93 68
4 KG201 S420a 2ø12 37500 0.00602 0.0036 44.93 68
5 KG202 S420a 2ø12 37500 0.00602 0.0036 44.93

44.93 900 20 2ø12 37500 0,00602 0,0036 44,93 68
7 KG301 S420a 2ø12 37500 0.00602 0,0036 44,93 68
8 KG302 S420a 2ø12 37500 0,00602 0,0036 44,93 44,93

2ø12 37500 0,00602 0,0036 44,93 68

: прочность на сжатие бетонного цилиндра,: предел текучести стали и: предел прочности стали на растяжение.
2.2. Методы

Всего было изготовлено 9 балок (мм) из бетона C20 и конструкционной стали S420a. Затем балки были усилены углепластиком (3 балки) или стеклопластиком (3 балки) путем двойного обертывания их в зоне сдвига под углом 45 ° в противоположных направлениях. Другой набор из 3 лучей использовался в качестве элементов управления. Вся зона растягивающего напряжения в области сдвига была усилена путем обертывания. Всего было установлено 6 датчиков смещения для определения трещин в 6 различных зонах: 2 точки с каждой стороны балок симметрично и 2 точки в зонах растяжения и давления.В образцах балок, нагруженных в 4 различных точках, эффективный пролет был принят равным 2000 мм. Также были определены значения нагрузки и смещения.

2.2.1. Типы упрочняющих материалов и методы

Типы упрочняющих материалов и методы представлены в таблице 4.

90 112 KG302

Номер Образцы Типы и методы упрочнения

1 K101 Control
2 K102 Control
3 K103 Control
4 KC201 CFRP 45 ° с двойной оберткой напротив направления
5 KC202 Углепластик 45 °, двойная упаковка в противоположных направлениях
6 KC203 Углепластик, 45 °, двойная упаковка в противоположных направлениях
7 KG301 GFRP 45 ° двойная упаковка в противоположных направлениях
8 GFRP с двойной обмоткой под 45 ° в противоположных направлениях
9 KG303 GFRP под 45 ° с двойной обмоткой в ​​противоположных направлениях

2.2.2. Подготовка балок

Образцы балок были перенесены в лабораторию через 30 дней после изготовления. Три контрольных образца были отложены, а оставшиеся 6 балок были обработаны для подготовки поверхности перед упрочнением. Боковые стороны и низ балок были отшлифованы, чтобы удалить неровности, образовавшиеся из-за плесени. Пыль удаляли водой под давлением. Подготовка экспериментальных пучков показана на рисунке 2.

2.2.3. Укрепление балок путем прикрепления углепластика под углом 45 ° или GFRP

Первые 3 образца были отложены в качестве контрольных и не были усилены.Растяжимая область балок (K101, K102 и K103; см. Рис. 3) была подготовлена ​​к эксперименту путем удаления всех движущихся частиц на поверхности. Одна треть каждой балки на обоих концах была определена как зона усиления. На поверхность зоны упрочнения нанесли эпоксидную смолу (2 кг / м 2 ). Углепластик на 3 балки и стеклопластик на 3 других балках были прикреплены под углом 45 °, не оставляя воздушных карманов. Чтобы удалить воздушные карманы между тканью и балкой, использовался прокатный цилиндр.Через день такое же количество эпоксидной смолы было нанесено на углепластик. Через неделю монтажные кубики для тензодатчика были прикреплены эпоксидной смолой в местах, где будет проводиться определение трещин. Через десять дней после этого процесса были проведены эксперименты по загрузке. Нанесение углепластика и стеклопластика на бетонные балки показано на рисунке 3.


2.2.4. Экспериментальная установка

Эксперименты проводились с загрузочным устройством «Модель бренда» в лаборатории механики факультета строительного образования Университета Гази в Анкаре.Устройство имеет 2 точки опоры на тележке, движущейся по рельсу. Расстояние между этими двумя опорами было установлено на 2000 мм, одна из которых была неподвижной.

Четырехточечная нагрузка была приложена к верхней части балок по 2 точкам. Расстояние между зонами нагружения составляло 660 мм. Были получены металлические пластины толщиной 10 мм для использования в зонах приложения нагрузки. Намагниченный аппарат, к которому был присоединен линейный переменный дифференциальный трансформатор (LVDT), был помещен поверх балок.Тензодатчики были прикреплены к каждой балке в тех же 6 точках. Данные регистрировались каждые 5 секунд с помощью системы сбора данных по 8 каналам: 6 трещин, 1 смещение и 1 данные нагрузки.

Нагрузка была применена к 2 точкам наверху балки и к 2 точкам, где точки опоры расположены внизу. Одна из точек опоры была неподвижной, а другая подвижной. Образование трещин наблюдалось с использованием данных, собранных в 6 точках на каждой балке. LVDT измеряет смещение с 0.В середине каждой балки помещалась точность 001 мм. Запись контролировалась на цифровом экране регистратора данных. Тензодатчик и LVDT показаны на Рисунке 4, а схема механизма нагружения - на Рисунке 5.



3. Результаты и обсуждение

Данные, полученные в настоящем исследовании, обсуждаются с точки зрения нагрузки. грузоподъемность, грузоподъемность, растяжение и энергопотребление.

3.1. Несущая способность бетонных балок

Если нагрузка на бетонную балку, склонную к прогибу, низкая, то в областях растяжения может не быть трещин.В этом случае арматура и бетон вместе несут нагрузку на растянутую секцию. Однако, поскольку было бы неэкономично, за исключением балок с предварительным натяжением, поддерживать все участки растяжения в качестве, предотвращающем растрескивание, трещины возникают в области растяжения бетонных материалов [9].

Бетон между трещинами может немного улучшить растяжение. Однако, поскольку эта помощь незначительна, в секции с трещинами предполагается, что вся несущая способность поддерживается арматурой.Одно можно сказать наверняка: армирование не может предотвратить растрескивание. Основная функция арматуры - удовлетворять растягивающее напряжение и поддерживать минимальный размер трещин [10].

Согласно турецким стандартам TS500 [11], при определении прочности бетона на сжатие в его зоне сжатия, распределение растягивающего напряжения преобразуется в эквивалентный прямоугольник путем умножения значения на 0,85. Очень полезно знать поведение отклоняющих балок, которые подвергаются нагрузке, прежде чем рассчитывать их несущую способность.Первые трещины, возникающие в области растяжения, являются результатом достижения единичного удлинения внешнего растягиваемого волокна до верхнего предела растяжения бетона. Моменты трещин неармированных балок принимаются равными их разрушающему моменту [11].

3.2. Графики «нагрузка-смещение»

Значения смещения были записаны точно в центре балок образца с помощью LVDT с той же скоростью и путем каждого сброса электронных измерителей. Значения смещения всех образцов балок при максимальной нагрузке представлены в таблице 5.


Образцы балок Максимальная нагрузка (Н) Смещение (мм)

K101 99000 32
K102 92600 49
K103 95900 55
KC301 116400 26
KC302 119200 901 30
30
KG301 122700 35
KG302 124600 28
KG303 121000 44

2 наблюдалось уменьшение смещения.В то время как прочность балок с углепластиком увеличилась на 35%, смещение уменьшилось на 41%. Кроме того, наблюдалось увеличение на 43% прочности балок из стеклопластика и уменьшение смещения на 53,6%.

Диаграмма нагрузки-смещения образцов диаграмм K101, K102 и K103 представлена ​​на рисунке 6, диаграмма нагрузка-перемещение усиленных диаграмм образцов балок KC201, KC202 и KC203 представлена ​​на рисунке 7, диаграмма нагрузки-смещения Схемы усиленных образцов балок KG301, KG302 и KG303 представлены на рисунке 8 соответственно.




3.3. Показатели пластичности балок

Показатели пластичности были рассчитаны по соотношению нагрузка-смещение. Была определена величина деформации в точке, где вертикальная линия пересекает 85% прочности монолитной балки кривой нагрузки-смещения. Коэффициент пластичности определяется как значение, определяемое делением этого значения деформации на значение деформации ползучести. В железобетонных несущих системах различают 2 типа пластичности: пластичность при кривизне и пластичность при смещении [10].

Несмотря на то, что для расчета пластичности можно использовать соотношение моментной пластичности, вместо этого использовалось соотношение нагрузка-смещение.

3.4. Энергопотребление в образцах балок

При расчете потребления энергии балок используются кривые нагрузка-смещение. Площадь под кривой показывает потребление энергии [10].

Показатели энергопотребления всех балок были рассчитаны с использованием площади под кривыми нагрузки-смещения. Определенное количество энергии расходуется на преобразование в деформацию.Количество преобразуемой энергии прямо пропорционально длине пластичной области. Поскольку энергия - это способность выполнять работу, количество потребляемой энергии имеет значение. На кривой «нагрузка-смещение» потребление энергии было обнаружено в точке, где произошла максимальная нагрузка.

3.5. Значения нагрузки на трещину

Данные, собранные с помощью 4 тензодатчиков, размещенных в области сдвига балок, представлены в таблице 6, а трещины изгиба при максимальной нагрузке образцов балок представлены в таблице 7.


Образцы балок Максимальная нагрузка (Н) Тензодатчик 2 (мм) Тензодатчик 5 (мм)

K101 99000 28 0,15
K102 92600 28 0,13
K103 95900 20 0,24
KC201 111200.57 0,16
KC202 119200 0,50 0,48
KC203 117500 0,59 0,80
KG301
KG301
0,48 KG302 124600 0,30 0,25
KG303 121000 0,10 0,26

901
900 Максимальная нагрузка (Н) Тензодатчик 4 (мм)

K101 99000 62
K102 92600 68
K103 9512900 74
KC201 116400 0.68
KC202 119200 0,71
KC203 117500 0,66
KG301 122700 0,14
KG301 1246 0,14
KG301 1246
KG302 121000 0,22

Сдвиговые трещины в контрольных балках были обнаружены как 28 мм в размерах 2 и 0.15 мм в 5. В образце из углепластика произошло 100% уменьшение трещин в образце из углепластика в 2, в то время как в 5 увеличилось на 295%. В балках из стеклопластика 2 размера трещины уменьшились на 87% и увеличились на 119% в 5. , с помощью уплотнения арматуры, область сдвига в области 2 была значительно усилена. Эффект сдвига более эффективен в области 5.

Изменения в областях растяжения балок такие, как указано выше. Среднее изменение управляющих балок против максимальной нагрузки составило 70 мм.Трещины были уменьшены на 71% в балках из углепластика и на 139% в балках из стеклопластика. Считается, что улучшения в этой области улучшат жесткость балки.

3.6. Значения энергопотребления

Количество потраченной энергии было рассчитано путем определения момента выхода и отказа. Кривые, полученные для всех балок, и площади под этими кривыми представлены в таблице 8. Эти значения рассматриваются в связи со значениями смещения и нагрузки. По сравнению с контрольными балками, балки из углепластика снизились на 32%, тогда как их было на 16%.Увеличение потребления энергии на 3%. Среди балок из стеклопластика наблюдалось снижение отказов на 27% и увеличение потребления энергии на 22%.

13 KC203

Образцы балок Макс. Pu (кН) Центральное разрушение (мм) Энергопотребление (кНмм)

K101 99000 45,44 942,216
K102 92600 92600 92600 985,482
K103 95900 50,24 1214,443
KC201 116400 35,28 1416,874
KC202
KC202
117500 31,50 1376,716
KG301 122700 37,63 1466.931
KG302 124600 29.40 1147,853
KG303 121000 33,74 1255,316

Pu: нагрузка обрушения в соответствии с пределом текучести стали.
4. Выводы

Повышение прочности

.

Типовая детализация арматуры в балках и перекрытиях

Детализация арматуры в балках и плитах играет важную роль в обеспечении прочности, долговечности и оптимизации затрат. Детали армирования бетонных балок и плит должны четко определять покрытие арматуры, длину арматуры, сокращение арматуры, количество и диаметр арматуры, которая должна быть предоставлена.

Для балки и плиты с простой опорой максимальный изгибающий момент возникает в центре пролета, а сила сдвига - на расстоянии d / 2 от поверхности опоры, где d - эффективная глубина балки или плиты.Учитывая это, изгибаемая арматура необходима в центре пролета и не требуется в опоре, поскольку в опоре требуется усиление на сдвиг.

Таким образом, нет необходимости обеспечивать арматуру с изгибом (растяжением) по всей длине, и 50% арматуры можно срезать в подходящих местах, как показано на изображениях ниже, или можно согнуть вверх для обеспечения поперечной арматуры.

Детализация армирования простых балок и перекрытий

1.Детали армирования балок и перекрытий на простых опорах

Как показано на рисунке 1 ниже, для балки и плиты с простой опорой 100% арматуры в соответствии с проектом предусматривается как растягивающая арматура в середине пролета балки и плиты, а 50% сужается на расстоянии 0,08L. от центра поддержки.

Рис.1: Обрезка растянутой стали в свободно опертой балке и плите

2. Детали армирования неразрезных балок и перекрытий

Для непрерывных балок и плит построены диаграммы поперечной силы и изгибающего момента, а также предоставлены детали армирования на основе значений поперечной силы и изгибающего момента.

Как видно из рисунка 2 ниже, растягивающая арматура составляет 100% в середине пролета балки и плиты, в то время как она сужается на расстоянии 0,1 L от центра опоры на конце опоры и 0,2 L на промежуточной опоре. L - эффективная длина балки и плиты.

Усиление сдвига обеспечивается от опоры на расстоянии 0,1L от поверхности опоры на торцевой опоре и на расстоянии 0,3L от центра опоры на промежуточной опоре.

Рис.2: Сокращение арматуры в конструкции балок и перекрытий

3. Типовая деталь армирования бетонной балки

Типовые детали арматуры бетонной балки должны указывать количество арматуры, диаметр и длину арматуры как для верхней, так и для нижней арматуры.

Рис.3: Типовая деталь армирования бетонной балки

.

Восстановление поврежденных сдвигом железобетонных балок с использованием самоуплотняющейся бетонной оболочки

Экспериментально исследуется применение армированной самоуплотняющейся бетонной оболочки для структурного восстановления поврежденных сдвигом железобетонных балок. Были построены пять балок и подверглись монотонной нагрузке, чтобы продемонстрировать разрушение при сдвиге. Поврежденные образцы были восстановлены с использованием относительно тонких усиленных рубашек и повторно испытаны той же четырехточечной изгибающей нагрузкой.Применяемая самоуплотняющаяся бетонная оболочка, охватывающая нижнюю ширину и обе вертикальные стороны первоначально испытанных балок (U-образная оболочка), имеет небольшую толщину (25 мм) и включает небольшие (5) стальные стержни и U-образные хомуты. Результаты испытаний и сравнения экспериментального поведения балок показали, что исследуемый метод обшивки является надежным методом восстановления, поскольку мощность модернизированных балок была полностью восстановлена ​​или улучшена по сравнению с исходными образцами.Также включено обсуждение способности нанесенной оболочки улучшить общие структурные характеристики исследуемых балок и, возможно, изменить их режим разрушения на более пластичный. Также были выполнены расчеты прочности на изгиб и сдвиг испытанных балок и оценка монолитных факторов для предела текучести и предела прочности покрытых оболочкой балок.

1. Введение

Одним из наиболее часто используемых методов восстановления плохо детализированных или поврежденных железобетонных (ЖБИ) элементов является нанесение оболочки вокруг структурных элементов.Ж / б оболочка - это традиционный и хорошо известный метод модернизации, который оказался лучшим вариантом для инженеров в сейсмоопасных районах. Давно признано, что куртки RC действительно обеспечивают повышенную прочность, жесткость и общее улучшение структурных характеристик. По этой причине, хотя обычная ж / б оболочка имеет недостатки, ее часто используют либо до, либо после повреждения элементов ж / б, таких как балки, колонны и соединения [1–5].

Использование торкретбетона на поверхности существующего железобетонного элемента с внешним собранным арматурным каркасом также оказалось эффективным методом усиления.Оболочка из торкретбетона может использоваться вместо обычных оболочек из монолитного бетона из-за ее способности обеспечивать хорошую прочность сцепления и низкую проницаемость. Также известно, что процесс торкретирования более универсален, чем обычная укладка бетона, и может применяться на очень сложных или сложных участках, где обычная бетонная опалубка окажется трудной, дорогостоящей или даже невозможной [2, 6].

Кроме того, очевидные недостатки применения оболочки из ЖБИ (монолитного бетона или торкретбетона) включают необходимость трудоемких и длительных процедур.Другим важным недостатком является уменьшение доступной площади пола, поскольку оболочка увеличивает размеры элементов, а также вызывает значительное увеличение массы, модификации жесткости и, как следствие, изменение динамических характеристик всей конструкции [7].

По этим причинам, несмотря на то, что бетон является наиболее часто используемым конструкционным материалом для оболочек, куртки также были построены с использованием стальных элементов, армированных волокном полимеров (FRP) и армированных текстилем растворов (TRM) в качестве альтернативы RC. оболочка.Разнообразие этих методов облицовки было исследовано с целью улучшения балок, колонн и соединений [8–11].

Несмотря на то, что использование кожухов из стеклопластика или стальных каркасов улучшило реакцию элемента с кожухом в большинстве исследованных случаев, закрепление этих материалов оказалось важной и сложной проблемой для эффективности этих методов. Также очевидно, что общие конструктивные ограничения, такие как перемычки, наличие плиты и поперечных балок, особенно в случаях соединений балка-колонна, создают больше трудностей для применения этих материалов.Кроме того, в отказе FRP преобладает преждевременное отслоение композитного материала от бетонной поверхности, и сообщалось о значительном снижении потенциальной способности прочности на сдвиг [12].

Недавно было предложено использовать тонкую и локально накладываемую ж / б оболочку для восстановления поврежденных соединений ж / б балки и колонны. Основным преимуществом этой техники обшивки по сравнению с обычной оболочкой из ЖБИ является тот факт, что ее применение не ограничено пространственными ограничениями и, поскольку она лишь незначительно изменяет исходный размер элементов, сейсмические характеристики здания практически не затрагиваются.Эта тонкая оболочка состоит из стальной арматуры малого диаметра и изготовлена ​​из предварительно смешанного, безусадочного, текучего, быстродействующего и высокопрочного раствора на основе цемента. Результаты испытаний показали, что циклический отклик модернизированных образцов был полностью восстановлен и в некоторых случаях существенно улучшился по сравнению с характеристиками первоначально испытанных образцов [13].

Основываясь на этом успехе, здесь рассматривается и исследуется применение относительно тонкой оболочки из самоуплотняющегося бетона (SCC) для восстановления поврежденных железобетонных балок.Известно, что SCC представляет собой высокотекучий несегрегационный бетон, который растекается и заполняет опалубку, герметизируя даже самую перегруженную арматуру, не требуя механической вибрации [14, 15].

Хорошая обрабатываемость, отличное наполнение и проходимость делают SCC оптимальным материалом для восстановления поврежденных бетонных деталей, восстановления целостности и однородности элементов. Кроме того, SCC протекает через арматуру, не вызывая вакуума в элементе или каких-либо разрывов на границе между существующим и новым бетоном.Таким образом, смеси SCC с высокой текучестью, заполнителем небольшого диаметра, смещением усадки и высокой прочностью обычно требуются для изготовления кожухов из-за недостатка места в кожухе. Это связано с его уменьшенной толщиной, связанной с объемом, занимаемым добавленной стальной арматурой. По тем же причинам SCC также рекомендуется в сдвигающих бетонных элементах, таких как глубокие балки, которые содержат перегруженную поперечную арматуру, а недавние исследования были сосредоточены на прочности на сдвиг нормальных и высокопрочных SCC [16–18].

В этой статье экспериментально исследуется использование усиленной оболочки SCC для структурного восстановления поврежденных сдвигом RC балок. Для целей данного исследования были построены 5 RC-балок, которые первоначально подвергались монотонной нагрузке, чтобы продемонстрировать режим разрушения при сдвиге. После этого поврежденные образцы были модернизированы с использованием относительно тонких кожухов SCC со стальной арматурой малого диаметра и повторно протестированы. Были исследованы различные образцы и конфигурации оболочки с различным количеством усиления изгиба и сдвига.Обсуждение результатов испытаний и способности нанесенной оболочки SCC полностью восстанавливать поврежденные балки, улучшать конструктивные характеристики балок с оболочкой по сравнению с первоначально испытанными балками и, возможно, изменять режим их разрушения на более пластичный один также включен.

2. Экспериментальная программа

Экспериментальная программа включает 10 монотонных испытаний на четырехточечную нагрузку на изгиб. Во-первых, были построены 5 ж / б балок, которые первоначально были испытаны и повреждены на сдвиг.После восстановления с использованием усиленных кожухов SCC эти 5 балок с кожухом были повторно испытаны при той же нагрузке. Дополнительные испытания на сжатие и расщепление обычно используемого бетона исходных балок и SCC оболочек, наряду с испытаниями на растяжение стальных арматурных стержней образцов, также включены в программу исследований.

2.1. Характеристики исходных балок

Все балки имели одинаковую общую длину (1,6 м) и прямоугольное сечение.Размеры поперечного сечения составляли 200/300 мм (образец B1) и 125/200 мм (образцы B2, B3, B4, B5). Геометрические и механические характеристики первоначально испытанных балок представлены в таблице 1. Стальная арматура включала продольные деформированные стержни диаметром 8 или 16 в верхней и нижней части поперечного сечения балок и закрытые хомуты из низкоуглеродистой стали диаметром 5. Укрепление расположение образцов схематично показано на рисунке 1 и суммировано в таблице 1 с точки зрения продольных и поперечных отношений армирования.Средняя прочность бетона на сжатие и растяжение каждой балки была измерена в результате испытаний цилиндров на сжатие и расщепление, соответственно, и представлена ​​в таблице 1. Кривые зависимости напряжения от деформации использованных стальных стержней и хомутов показаны на рисунке 2, измеренные из испытания стали на растяжение.


Название балки (мм) (мм) Продольные стержни Стремена
Вверх Низ 900 (МПа) (МПа)

B1 200/300 275 2.18 316 1,10% 316 1,10% - - 26,2 2,10
B2 125/200 175 3,43 48 0,92% 28 0,46% 5/300 0,10% 28,2 2,15
B3 125/200 175 3,43 28 0,46% 48 0.92% 5/300 0,10% 27,2 2,20
B4 125/200 175 3,43 48 0,92% 48 0,92% 5 / 200 0,16% 23,4 2,05
B5 125/200 175 3,43 28 0,46% 48 0,92% 5/150 0,21 % 23.8 1,95



Балки были спроектированы так, чтобы демонстрировать режим разрушения при сдвиге. По этой причине в начальных балках предусмотрено недостаточное количество хомутов. Отмечается, что образец В1 представляет собой короткую балку и не имеет поперечного армирования.

2.2. Процедура восстановления и характеристики балок с кожухом

После первоначальной нагрузки балки, поврежденные сдвигом, были восстановлены с использованием относительно тонких усиленных кожухов из SCC.Толщина курток составляла 25 мм. Детали схемы оболочки показаны на рис. 3. Кожухи закрывали нижнюю ширину и обе вертикальные стороны поврежденных балок (U-образная оболочка). Стальная арматура оболочек состоит из небольших (5) прямых стержней из мягкой стали и U-образных скоб, как показано на рисунках 1 и 3. Геометрические характеристики и характеристики усиления балок с оболочкой также представлены в таблице 2. Следует отметить, что Значения в последних двух столбцах таблицы 2 представляют собой общую сумму продольных и поперечных отношений армирования (сумма стальной арматуры исходной балки и оболочки).


Название балки Продольные стержни рубашки П-образные хомуты рубашки
Всего армирования

(мм)
(мм) Вверх Средний Нижний

B1-J 250/325 305 1.97 25 0,05% 25 0,05% 2 + 45 0,15% 5/25 0,63% 0,95% 0,63%
B2-J 175/225 205 2,93 25 0,11% 25 0,11% 45 0,22% 5/150 0,15% 0,50% 0,22%
B3-J 175/225 205 2.93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/80 0,28% 0,67% 0,36%
B4-J 175 / 225 205 2,93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/100 0,22% 0,67% 0,34%
B5 -J 175/225 205 2.93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/100 0,22% 0,67% 0,37%


Конструкция оболочки SCC преследовала двоякую цель; во-первых, чтобы полностью восстановить балки, поврежденные сдвигом, а во-вторых, чтобы увеличить количество предоставленной арматуры, сосредоточенной на арматуре сдвига, чтобы повысить структурную способность балок с оболочкой по сравнению с первоначально испытанными балками и, возможно, изменить их режим разрушения на более пластичный.По этой причине коэффициент дополнительного усиления при изгибе курток довольно низок и варьируется от 0,11% до 0,22% для натяжных стержней, тогда как коэффициент усиления при сдвиге курток выше и колеблется от 0,15% до 0,63%. Эти соотношения были рассчитаны на основе общих размеров поперечного сечения балок с рубашкой. Подчеркивается, что добавленная стальная поперечная арматура балки с оболочкой B1-J очень плотная (5/25 мм), так как это глубокая балка, исходная балка B1 не имела хомутов, и должно быть достигнуто значительное увеличение прочности на сдвиг. в модернизированной балке.Исходя из общего количества арматуры, а также механических и геометрических характеристик модернизированных балок, их общие характеристики должны были быть улучшены.

Следует отметить, что первоначально испытанные балки претерпели серьезные сдвиговые повреждения, выкрашивание бетонного покрытия и интенсивные диагональные трещины. Все незакрепленные бетонные фрагменты были полностью удалены, а недостающие части балок восстановлены с помощью кожуха, восстановленного и переработанного компанией SCC, как описано ниже. Балка B5 испытала наиболее значительные повреждения, и довольно большая бетонная часть была удалена вместе с хомутом, который сломался во время испытания (рис. 4 (e)).Специального придания шероховатости поверхности поврежденных балок перед возведением оболочки не проводилось.

Г-образные дюбели из низкоуглеродистой стали диаметром 5 мм были установлены в вертикальных сторонах исходных балок для поддержки продольных стержней оболочки. Дюбели крепились путем впрыскивания эпоксидной смолы в отверстия диаметром 7 мм, которые были просверлены заранее. Количество предоставленных дюбелей было довольно низким; на каждой боковой планке оболочки было по 5 дюбелей примерно на 300 мм в балке B1-J, 200 мм в балке B2-J и 150 мм в балках B3-J, B4-J и B5-J.На нижние планки курток не устанавливались дюбели. Основная причина небольшого количества предоставленных стальных дюбелей заключается в том, что первоначально испытанные балки сильно растрескались, и установка большого количества дюбелей путем сверления может еще больше ухудшить эти повреждения. Стальные стержни, хомуты и дюбели балок с оболочкой B2-J, B3-J, B4-J и B5-J были сварены вместе. В образце B1-J выполнялась сварка только между дюбелями и стержнями. Также упоминается, что стальная скоба поврежденной балки В5, которая была сломана при первоначальном нагружении, была заменена на новую с теми же характеристиками, что и старая, перед установкой усиления оболочки.Детали стальной арматуры оболочек также показаны на фотографиях на Рисунке 4.

Монтируемый на месте SCC был использован для завершения процедуры восстановления поврежденных балок (см. Также опалубку оболочки и процедуру заливки на фотографиях на Рисунке. 5). Пропорции смеси для заливки одного кубического метра SCC приведены в Таблице 3. Использовали цемент, содержащий 305 кг цемента типа CEM IV (W-P) / B 32,5 N и 51 кг цемента типа CEM II 42,5 N. Кроме того, в смеси SCC также использовались мелкие заполнители (песок) и крупные заполнители с максимальным диаметром 8 мм.Суперпластификатор (Glenium 21), замедлитель схватывания (Pozzolith 134 CF) и добавка, модифицирующая вязкость (VMA), также были добавлены для обеспечения необходимого снижения содержания воды и текучести, а также для увеличения когезии и сопротивления сегрегации [19]. Средняя прочность цилиндра SCC на сжатие и разрыв при растяжении, использованная для каждого образца с рубашкой, представлена ​​в таблице 4.


Цемент Вода Мелкий заполнитель Грубый заполнитель Наполнитель Суперпластификатор Ретардер VMA

1 0.54 2,48 2,25 0,28 0,0335 0,0032 0,0012


Оболочка балки: B1 B2-J B3-J B4-J B5-J

Прочность на сжатие (МПа) 43,9 42,8 40.5 40,0 39,8
Прочность на разрыв при растяжении (МПа) 3,54 3,72 3,47 3,25 3,32

После заливки SCC, окончательная заливка результат в целом был хорошим. Ограниченные поверхностные дефекты наблюдались после снятия опалубки оболочки, и они были исправлены с помощью высокопрочного, малоусадочного и быстротвердеющего цементного теста (EMACO S55) [20].

2.3. Испытательная установка

Все балки были испытаны при монотонно возрастающей нагрузке до полного отказа. Экспериментальная установка показана на рисунке 1 [21]. Балки поддерживались кромками на роликовых опорах с помощью жесткой лабораторной рамы. Наложены нагрузки были применены с использованием стальной траверсы в двух точках в середине пролета балок, принимающих четыре точки изгиба схему с усилием сдвига промежутком мм. Отношение пролета к глубине () представляет собой взаимодействие сдвига и момента, и его значения для исходной балки и балок с рубашкой указаны в таблицах 1 и 2, соответственно.

Нагрузка создавалась последовательно приводом со штифтом и измерялась датчиком нагрузки с точностью 0,05 кН. Чистые прогибы в середине пролета тестируемых балок регистрировались тремя LVDT с точностью 0,01 мм. Один из них был размещен в середине пролета балок, а два других - в опорах (см. Также рисунок 1). Измерения нагрузки и соответствующих прогибов считывались и записывались непрерывно во время испытаний.

3. Результаты тестирования и обсуждения
3.1. Прочность и поведение

Экспериментальное поведение исходной балки и балок с рубашкой с точки зрения приложенной нагрузки в зависимости от кривых прогиба в середине пролета представлено и сопоставлено на рисунке 6. Значения измеренной нагрузки в пределе текучести (), если таковые наблюдались, и на максимальной мощности (

.

Смотрите также