Армирование колонн

55. Расчет железобетонных колонн

Инженеру-проектировщику в повседневной практике приходится сталкиваться с расчетом и конструированием колонн. Перед ним ставится задача в сжатые сроки выполнить расчет и принять наиболее оптимальное сечение, ориентируясь на планировочные требования, результаты расчета гибкости и устойчивости, конструктивные требования к процентному содержанию арматуры и к ее взаимному расположению в сечении. Помимо этого, необходимо выполнить унификацию и типизацию сечений.

Геодезическая разбивка возводимой конструкции

Разбивка армируемой коснтрукции

Начинается армирование с предварительной разбивки возводимой конструкции. Разбивка включает в себя обозначение осей, проходящих рядом с конструкцией, что выполняет геодезист или другой ИТР строительного участка при помощи геодезических приборов. Делается это непосредственно в месте пересечения осей или на условной отметке от нее:

  • забиванием дюбеля в поверхность бетона перекрытия или фундамента;
  • разграничение краской;
  • карандашом;
  • маркером на бетоне.

Последние три метода являются менее надежны т. к в процессе работы такая разметка может быстро стираться под воздействием погодных условий.
После того как условные обозначения осей даны, остальную часть работы по разбивке конструкции могут на себя взять опытные рабочие. От осей производится более детальная разбивка периметра бетонирования самих возводимых конструкций. Делают это:

  • натягивая капроновый шнур по периметру конструкции;
  • непосредственно расчерчивая края конструкции краской или карандашом;
  • или как менее точный ориентир, натягивают вязальную проволоку вдоль периметра.

Для поперечной арматуры

В соответствии с п.10.3.11-10.3.20- СП 63.13330.2012 (СП 63.13330.2018), максимальное расстояние между осями стержней продольной арматуры составляет:

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

Ее устанавливают с целью восприятие усилий, а также ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.

Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов (колонны, стойки и т.д.) принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов (балках, ригелях и т.д) принимают не менее 6 мм.

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

  • не более 0,5 h и не более 300 мм — в железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном.
  • не более 0,75 h и не более 500 мм — 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.
  • можно не устанавливать — в сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном.
  • не более 15d и не более 500 мм — во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры в целях предотвращения выпучивания продольной арматуры (d — диаметр сжатой продольной арматуры).

Важные примечания!

  • Если площадь сечения сжатой продольной арматуры, устанавливаемой у одной из граней элемента, более 1,5%, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм.
  • Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно-сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегибов, а эти перегибы — на расстоянии не более 400 мм по ширине грани. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.
  • В элементах, на которые действуют крутящие моменты, поперечная арматура (хомуты) должна образовывать замкнутый контур.
  • Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3h и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе 1/3h и не далее 1/2h от этого контура. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1/3h. Допускается увеличение шага поперечной арматуры до 1/2h. При этом следует рассматривать наиболее невыгодное расположение пирамиды продавливания и в расчете учитывать только арматурные стержни, пересекающие пирамиду продавливания.
  • Расстояния между стержнями поперечной арматуры в направлении, параллельном сторонам расчетного контура, принимают не более 1/4 длины соответствующей стороны расчетного контура.
  • Поперечная арматура, предусмотренная для восприятия поперечных сил и крутящих моментов, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки или охвата продольной арматуры, обеспечивающую равнопрочность соединений и поперечной арматуры.
  • У концов предварительно напряженных элементов должна быть установлена дополнительная поперечная или косвенная арматура

h — рабочая высота сечения в м, вычисляется по формуле

h — высота сечения в м.

a’ — расстояние от центра тяжести растянутой арматуры, до ближайшего края сечения

Рабочая высота сечения — это расстояние от сжатой грани элемента до центра тяжести растянутой продольной арматуры (п.3.22 СП63).

Перекрытие по профлисту

В этом случае рекомендуется взять профилированный лист марки Н-60 или Н-75. Они обладают хорошей несущей способностью. Материал монтируется так, чтобы при заливке образовались ребра, обращенные вниз. Далее проектируется монолитная плита перекрытия, армирование состоит из двух частей:

  • рабочие стержни в ребрах;
  • сетка в верхней части.

Армирование плиты перекрытия по профлисту

Наиболее распространенный вариант, когда в ребрах устанавливают по одному стержню диаметром 12 или 14 мм. Для монтажа прутов подойдут инвентарные пластиковые фиксаторы. Если нужно перекрыть большой пролет, в ребро может устанавливаться каркас из двух стержней, которые связаны между собой вертикальным хомутом.

В верхней части плиты обычно укладывается противоусадочная сетка. Для ее изготовления используют элементы диаметром 5 мм. Размеры ячейки принимаются 100х100 мм.

Назначение бетонных колонн

Элемент берет на себя и передает на фундамент нагрузку от вышестоящих конструкционных частей. Столбы из железобетона становятся опорой этажей, связывая конструкцию между основанием и потолочной поверхностью. Столб поддерживает разнообразные террасы, балконы, крыльцо, перекрытия, давая возможность реализовать любую дизайнерскую задумку и значительно увеличивая срок эксплуатации всего здания.

Если речь идет о декоративном оформлении, то в таком случае бетонирование колонн выступает средством украшения фасада и интерьера. Часто их выполняют с подколонниками, консолями, капителями, украшают лепниной, оригинальными узорами, различными видами обработки материала.

Установка опалубки

Крепят опалубку, соблюдая прочность и надежность конструкции. Установка формы происходит с четырех сторон опоры с помощью распорок из дерева. Если колонна высокая – опалубку крепят с трех сторон, а четвертая сторона наращивается при заливке бетоном. Монтируя форму, соблюдают ровность сооружения, которую проверяют строительным уровнем. Выравненную опалубку крепят шурупами, с помощью которых держится смесь бетона внутри изделия. Далее проверяют прямоугольным уголком соответствие углов.

Читайте также  Что посадить перед забором

Общие сведения

Колонны, по сути, представляют собой опоры, которые выполняют несущую функцию, т.е. придают строению жесткость по вертикали. Кроме того, очень часто они служат еще и декоративным элементом, который может украшать как фасад здания, так и интерьер помещения.

Надо сказать, что иногда колонны применяют исключительно в декоративных целях. К примеру, для украшения интерьера применяют колонны из полиуретана или даже гипсокартона. Соответственно, никакую несущую функцию они выполнять не могут.

Обсадная конструкция, именуемая колонной, укрепляет стенки скважины

Существуют еще обсадные колонны, которые к опорным не имеют никакого отношения, так как представляют собой трубу, предназначенную для укрепления стенок буровых скважин. Кроме того, в нефтяной и спиртовой промышленности используются еще ректификационные колонны. Они представляют собой цилиндрообразную емкость, в которой происходит деление жидкости на фракции.

Ректификационная конструкция, которая тоже называется колонной, применяется в нефтедобывающей отрасли

Колонны из бетона

Армирование колонн

По углам и в центре стены были сделаны каркасы из арматуры с хомутами.

Высота этажа планировалась 2,8 м, так что все хомуты были на высоту 70 см были связаны с шагом 100 мм (7 шт.), затем 1,4 м с шагом 200 мм (7 шт.), а последние 70 см опять с шагом 100 мм (7 шт.). Так армировать правильно с усилением опасных участков.

Армирование колонн

Арматуру колонн я брал 14 мм, а перехлест делал 1 метр. Знаю, что лучше было бы сварить с накладками 30 см по две с каждой стороны, но в комплексной конструкции допустим и такой вариант армирования.

Каркасы лучше связать до кладки, потому что потом будет неудобно привязывать хомуты.

Из-за некоторого смещения, пришлось чуть-чуть подвигать стены, чтобы каркасы были внутри стен. Все-таки я не проверил и не раскрепил каркасы при заливки цоколя.

Установка опалубки колонн

Для кладки внутренних перегородок нужно было залить колонны бетоном. А перед заливкой нужно обязательно установить опалубку.

Я работал на работе с инвентарной металлической опалубкой, которую устанавливают краном. Мне такая опалубка не подходит — мало место для полноценной работы крана. Да и просто так на работе не дадут опалубку, она постоянно в работе.

Поэтому я делал её из подручных материалов. Из щитов из доски 25 мм я убрал лишние доски и из них делал щиты. Крепил всё это на проволоку 3 мм, скрученную вдвойне. Крепил в 4-5 местах. Как оказалось, это далеко не лучший вариант — опалубка трещала и я побоялся засунуть туда вибратор, так что косяков после заливки было хоть отбавляй!

[box type=»warning» align=»alignright width=»»]Все-таки лучше использовать для опалубки либо фанеру, либо ОСБ [/box]

Опалубка колонн в стене

На работе взял строительные шпильки с гайками (их можно взять и в аренду).

А вот для угловых колонн пришлось поизобретать велосипед.

Крепление опалубки угловых колонн

Как видите, я просверлил стену, в отверстие вставил шпильку или арматуру сквозь брусок. К противоположной шпильки брусок впоследствии притянул проволокой.

Углы дополнительно провязал арматурной проволокой и внутри завязал на профильную трубу в углу. Дополнительно уголками стянул щиты между собой. Оказалось довольно прочная конструкция. Но вибратор я все равно побоялся засунуть.

Колонны с тремя сторонами и две колонны внутри дома делал примерно по такой же технологии.

Центральные колонны и боковые.

Не стоит пугаться, колонны еще не выставлены и не выровнены. Зато хорошо можно увидеть как закреплены.

Главная ошибка — я понадеялся на крепость доски и на крепость кладки. В последней фотографии по центру сзади кладка блока откоса окна. Вот при заливки кладка была разрушена и бетон вытек. Пришлось срочно мастерить опалубку и устанавливать заново. А всего лишь нужно было раскрепить стены из блока распорками!

Полы по грунту

Залить 12 колонн по 0,5 м3 руками очень сложно — это 6 м3 бетона или 18 тонн. Так что заливать нужно бетононасосом. Однако в Анапе большой бетононасос берет 9 тысяч минимальной заливки, а это 25 м3 бетона. Тратить 9 тысяч ради 6 м3 совершенно не рационально!

Поэтому я решил делать сразу полы по грунту. Весь блок я снес на 3 поддона в самый край, чтобы он не мешал, а остальное решил залить бетонной подготовкой толщиной 10 см по сетке.

Примерно в это время жена решила заменить местами комнату и кухню-зал. Так что пришлось заодно переделывать канализацию. Вот тут я и оценил правильный совет засыпать чистым грунтом без камней.

Песком я выравнял поверхность засыпки, сделал трамбовку и поставил маяки.

Подготовка к бетонной подготовки полов по грунту

Маяки поставил под леску с шагом 1,5 метра, чтобы можно было правилом дотянуться. В принципе, правило и не потребовалось, а маяки очень помогли при выравнивании бетонной подготовки.

Сверху уложил полиэтиленовую пленку, которую наколол на маяки из арматуры. На стены и колонны выпустил примерно 15 см, стыки проклеил малярным скотчем, чтобы не пленка сбивалась при бетонировании. Нахлест делал примерно 40-50 см.

Пленку уложил вечером, а утром она показала, что из сухой земли прекрасно испаряется влага и дом нужно обязательно от неё защищать.

Заливка бетона

Сама заливка прошла быстро, хотя и произошел эксцесс с разливом бетона, но опалубку быстро поставили и залили. Вылившийся бетон собрали и использовали в бетонной подготовки.

Бетона хватила просто «в притык».

Хорошо, что на песок бросил полиэтиленовую пленку — пленка не давала песку высосать из бетона влагу иначе бы бетон быстро бы сел и мы не успели бы его разравнять. А так все прошло нормально. И трещин из-за этого образовалось мало.

Залили 12,5 м3 бетона.

Защитный слой бетона

В таблице представлена зависимость толщины бетонного слоя от типа строительного элемента:

Наименование стройматериала Ширина объекта, см Слой бетона, см
Несущая стена Более 10 1,5
Стена Менее 10 1
Ребро 25 2
Балка Менее 25 1,5
Колонна 3
Фундаментная балка

Особое внимание следует уделить фундаментам монолитной структуры. Наличие цементной подушки оправдывает слой бетонной защиты в 3,5 см, без нее — 7 см. Сборный фундамент потребует слоя шириной 3 сантиметра. Чем больше толщина искусственного камня, тем прочнее арматуру рекомендуют использовать. Технические выкладки взяты из свода требований к бетонным и железобетонным конструкциям СНиП 2.03.01—84.