Детализация железобетонных балок в соответствии с кодексом ACI

Очевидно, что детализация железобетонных элементов является ключом к хорошему проектированию и выполнению работ на объекте. Поэтому из-за плохой детализации арматуры конструкция подвергается растрескиванию, чрезмерному прогибу или даже разрушению.
Арматура противостоит растягивающим усилиям. Они также могут потребоваться в зонах сжатия для увеличения способности к сжатию, повышения пластичности, уменьшения долгосрочных прогибов или увеличения способности балок к изгибу.
Кроме того, они предотвращают растрескивание бетона из-за усадки и температурных напряжений.
Наконец, в следующих разделах объясняются различные аспекты детализации железобетонных балок на основе кодекса ACI.

Типы арматуры в балке

• Основные стержни (нижние стержни) – воспринимают силу натяжения
• Верхние стержни (анкерные стержни) – удерживают стремена в их положении
• Обрезанные стержни – работают на растяжение
• Стержни с различным шагом – воспринимают вертикальный и диагональный сдвиг.

Крюкообразные анкеры

Функция крюковых анкеров заключается в обеспечении дополнительного крепления, когда для создания стержня не хватает прямой длины.
Обычно используются стандартные крюки, описанные в разделе 7.1 Кодекса ACI, кроме случаев, когда это специально оговорено.
Ниже приведены стандартные крюки ACI:

Стандартные крюки ACI для первичного армирования

Стандартный крюк, 180 градусов

Стандартный крюк, 90 градусов

Стандартные крюки ACI для стремянок

Крюки для стремянок

сейсмическая стремянка, 135 градусов

Минимальные диаметры изгибов

Стандартные изгибы арматурных стержней описываются в терминах внутреннего диаметра изгиба, поскольку его легче измерить, чем радиус изгиба.
Основными факторами, определяющими минимальный диаметр изгиба, являются возможность изгиба без поломки и предотвращение разрушения бетона внутри изгиба.

Таблица 1 минимальный внутренний диаметр крюков в зависимости от размера прутков
Размер прутка
Минимальный диаметр
От №10 до №25
6 дб
No.29, No.32 и No.36
8 дБ
№43 и №57
10 дб
db – диаметр прутка

Внутренний диаметр зацепленного прута

Подпорки

При проектировании балок разработчик или проектировщик должен указать размеры, расстояние между ними, расположение и типы всех распорок, которые включают открытые и закрытые распорки. Распорки могут быть вертикальными или наклонными.

Различные конфигурации распорок

Более того, если конструкция требует замкнутой стяжки для сдвига, закрытие может состоять из наложенных друг на друга стандартных концевых крюков 90o одно- или двухкомпонентных стяжек или правильно соединенных пар U-образных стяжек.
Кроме того, если конструкция требует закрытых стяжек для кручения, закрытие может состоять из перекрывающихся стандартных крюков 135o одно- или двухкомпонентных стяжек, охватывающих продольный брус.
Наконец, существуют различные методы крепления стяжек, но наиболее распространенным является использование одного из стандартных крюков, как показано на рисунке 3 и рисунке 4.

Длина развития (ld)

Длина развития (ld) – это наименьшая длина стержня, на которой напряжение стержня может увеличиться от нуля до предела текучести (fy). Она различна при растяжении и сжатии, и основные уравнения для каждого случая приведены ниже:

Длина развития при растяжении

Используйте следующее выражение для расчета длины развития при растяжении, но не менее 30,48 см.


Где:
cb: коэффициент, который представляет собой наименьшее значение бокового покрытия. покрытия над стержнем или проволокой (в обоих случаях измеряется до центра стержня или проволоки)
Ктр: коэффициент, обозначающий вклад ограничивающей арматуры по потенциальным плоскостям раскалывания.
: традиционный коэффициент расположения арматуры, отражающий негативное влияние верхнего положения заливки арматуры.
: коэффициент покрытия, отражающий влияние эпоксидного покрытия. Произведение : коэффициент покрытия, отражающий влияние эпоксидного покрытия. Произведение не должно превышать 1,7.
: коэффициент размера арматуры, отражающий более благоприятные характеристики арматуры меньшего диаметра.
: коэффициент, отражающий более низкую прочность легкого бетона на растяжение и обусловленное этим снижение сопротивления раскалыванию, что увеличивает длину развития в легком бетоне.
(cb+ Ktr)/db равен 2,5, если результат (cb + Ktr)/db меньше 2,5.
db: диаметр прутка
Atr: общая площадь поперечного сечения всей поперечной арматуры в пределах расстояния s.
n: количество стержней или проволок, развиваемых вдоль плоскости расщепления.
Коэффициент в уравнении длины развития
Случаи
Значения

Горизонтальная арматура уложена таким образом, что более 30 см свежего бетона, залитого в конструкцию ниже длины развития или сращивания
1.3
Другая арматура
1

Стержни или проволока с эпоксидным покрытием с покрытием менее 3 дБ или с расстоянием между стержнями менее 6 дБ
1.5
Все другие стержни или проволока с эпоксидным покрытием
1.2
Арматура без покрытия и оцинкованная арматура

Прутки и деформированная проволока № 19 и меньше
0.8
Прутки № 22 и крупнее

Для использования легкого бетона с легкими заполнителями
0.75
если указана прочность при растяжении при раскалывании, то она равна fc’^0,5/1,8fct, но не более
для бетона с нормальным весом

Длина развития при сжатии

длина разработки может быть рассчитана по наибольшей из следующих формул, но она не должна быть меньше 20,32 см.

ldc=(0.02fy / )db Уравнение 3

ldc=( (0.0003fy)db Уравнение 4

где
ldc: длина развития в сжатых стержнях
fy: предел текучести прутков

Развитие связных стержней

Длина развития отдельного стержня в связке, при растяжении или сжатии, должна быть равна длине развития отдельного стержня, увеличенной на 20% для связки из трех стержней и на 33% для связки из четырех стержней.

Длина развития ldh для стандартных крюков при растяжении

Длина развития ldh для стандартных крюков при растяжении определяется как:

= 1,2 для арматуры с эпоксидным покрытием
= 1,3 для легкого бетона с заполнителем.
Для других случаев, и и равны 1,0.

длина развития в концевых крюках

Обрезка стержней в балках и длина развития в изгибаемой арматуре

Стержень, срезанный в балках

Обычно подкрепления устанавливаются вблизи нижней части балок, чтобы противодействовать растягивающим усилиям на балку.
Более того, эти подкрепления рассчитываются на основе максимальных моментов в средних пролетах и у торцов опор. Эти моменты уменьшаются в зонах балки, отличных от средних пролетов и торцов опор.
Поэтому можно отрезать стержни в зонах, где они больше не требуются. Таким образом, отрезанные стержни обеспечивают экономические преимущества.
Однако, чтобы уменьшить сложности проектирования и строительства, обрезка балок должна быть минимальной.
Кроме того, важно продлить отрезанные стержни за пределы точки отреза на длину развития (ld) для обеспечения достаточного сцепления между стержнем и бетоном. Длина развития будет рассмотрена в разделе ниже.
Наконец, расположение точек, где стержни больше не нужны, зависит от напряжения при изгибе, возникающего в результате изгибающих моментов, и влияния сдвига на эти растягивающие усилия.

Отрезанные стержни

Длина развития при изгибном армировании в балках

В балках длина развития обеспечивается в точках критического напряжения. Критические точки напряжения в балках – это точки максимальных положительных и отрицательных моментов – критические участки, от которых необходимо обеспечить адекватное крепление ld.
Кроме того, критические точки также находятся в местах пролета, где смежная арматура обрывается; продолжающие стержни должны иметь адекватное анкерное крепление ld от теоретических точек обрыва прекращенных стержней.
Кроме того, обрезанные стержни должны выходить за пределы теоретических точек обрезания для сопротивления изгибу на расстояние, равное d или 12db.

Усиление положительного момента

Для простых элементов минимум одна треть усиления положительного момента и одна четвертая часть усиления положительного момента в непрерывных элементах должны простираться вдоль торца элемента в опору.
Эти усиления в балках должны заходить в опору не менее чем на 152,3 мм.

Создание усиления отрицательного момента

Арматура отрицательного момента в непрерывном, ограниченном или консольном элементе или в любом элементе жесткой рамы должна быть закреплена в несущем элементе или через него с помощью заделки, крюков или механического крепления.
Кроме того, по меньшей мере одна треть общей напряженной арматуры, предусмотренной для усиления отрицательного момента в опоре, должна иметь длину заделки за точкой перегиба не менее d, 12db или чистого пролета /16, в зависимости от того, что больше.

Анкерное крепление арматуры отрицательного момента

Типовые детали усиления не периметральных балок с открытыми стержнями

Типовые детали усиления не периметральных балок с закрытыми ригелями

Типовые детали армирования периметральных балок

• Как укладывать арматурные прутья в бетон?.
• Что такое арматура? Типы и марки стальной арматуры.
• Эпоксидные полы: Виды, процесс укладки и преимущества.
• Детализация армирования балок в соответствии с IS 456-2000.
• Как спроектировать одностороннее перекрытие в соответствии с ACI 318-19? | Прилагается пример.
• Проектирование прямоугольной железобетонной балки.
• Методы усиления железобетонных балок – характеристики связей.