Анкеровка и нахлёстка арматуры (СП 63)

Нормативная база

СП 63.13330.2018 с Изм. № 1 (анкеровка п.10.3.24 и п.10.3.25, формулы 10.1–10.3; нахлёстка п.10.3.30, формула 10.5; защитный слой п.10.3.2, таблица 10.1)

Как считается

Метод и нормативная база

Длина анкеровки и нахлёсточного соединения ненапрягаемой арматуры в тяжёлом бетоне по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» с Изменениями № 1 и № 2: базовая длина анкеровки — п. 10.3.24, формулы (10.1), (10.2); требуемая длина анкеровки — п. 10.3.25, формула (10.3); длина перепуска стыка внахлёстку без сварки — п. 10.3.30, формула (10.5). Экспликация к формуле (10.2) принята в редакции Изменения № 2, третий абзац п. 10.3.30 — в редакции Изменения № 1.

Базовая длина получается из равенства усилия в стержне Rs·As и сцепления по его периметру Rbond·us, что для круглого стержня даёт l0,an = Rs·ds/(4·Rbond). Сцепление Rbond = η1·η2·Rbt: η1 = 1,5 для гладкой арматуры А240, 2,0 для холоднодеформированной В500, 2,5 для горячекатаной А400 и А500; η2 = 1,0 при ds не более 32 мм и 0,9 при 36 и 40 мм. Rs — табл. 6.14 в редакции Изменения № 1 (А240 — 210, А400 — 340, А500 — 435, В500 — 415 МПа), Rbt — табл. 6.8 без коэффициентов условий работы.

Требуемая длина анкеровки равна α1·l0,an·As,cal/As,ef при α1 = 1,0 для растянутых и 0,75 для сжатых стержней (п. 10.3.25). Норма допускает уменьшить длину в зависимости от поперечной арматуры, вида анкерующих устройств (приварка поперечных стержней, загиб концов стержней периодического профиля) и поперечного обжатия бетона, но не более чем на 30 %: калькулятор принимает снижение, заданное инженером, срезает его на 30 % и не применяет «за вид устройства» там, где устройства нет — у прямого конца и у крюка гладкой арматуры, для которой крюк входит в основной случай α1 = 1,0. Результат не меньше 0,3l0,an, 15ds и 200 мм.

Вид заделки проверяется по п. 10.3.22: прямая анкеровка и лапки — только для арматуры периодического профиля; растянутые гладкие стержни — с крюками, петлями, приваренными поперечными стержнями или анкерными устройствами; для сжатой арматуры лапки и крюки не применяют, кроме гладкой, которая может подвергаться растяжению. Недопустимый вид заделки называется в результате.

Длина перепуска равна α2·l0,an·As,cal/As,ef. При доле стыкуемых в одном расчётном сечении стержней не более 50 % (для гладкой арматуры 25 %) α2 = 1,2 для растянутой и 0,9 для сжатой арматуры, при 100 % — 2,0 и 1,2, между ними линейная интерполяция. Результат не меньше 0,4α2·l0,an, 20ds и 250 мм; длина одного расчётного сечения — 1,3ll. Снижение перепуска за счёт анкерующих устройств калькулятор не применяет. Отдельно даётся справка по толщине защитного слоя (п. 10.3.2, табл. 10.1 в редакции Изменения № 1) и минимальной площади арматуры 0,1 % от b·h0 (п. 10.3.6).

Формулы

l0,an = Rs · As/(Rbond · us) = Rs · ds/(4 · Rbond)

форм. (10.1), п. 10.3.24; As и us по номинальному диаметру

Rbond = η1 · η2 · Rbt

форм. (10.2), экспликация в ред. Изменения № 2: η1 = 1,5; 2,0; 2,5, η2 = 1,0 при ds ≤ 32 мм и 0,9 при 36 и 40 мм

lan = α1 · (1 − Δ/100) · l0,an · As,cal/As,ef ≥ max(0,3l0,an; 15ds; 200 мм), Δ ≤ 30 %

форм. (10.3), п. 10.3.25: α1 = 1,0 растянутые, 0,75 сжатые; Δ — снижение, обоснованное инженером

ll = α2 · l0,an · As,cal/As,ef ≥ max(0,4α2 · l0,an; 20ds; 250 мм)

форм. (10.5), п. 10.3.30: α2 = 1,2 растянутые и 0,9 сжатые при доле стыкуемых до 50 % (гладкие до 25 %), 2,0 и 1,2 при 100 %

ll,сейсм = 1,3 · ll

СП 14.13330.2018, п. 6.7.12: при расчётной сейсмичности 7-9 баллов длина нахлёстки на 30 % больше требуемой СП 63; нахлёстка без сварки — при ds до 18 мм включительно (ред. Изм. № 2), при 9 баллах — с лапками или анкерными устройствами на концах; не более 50 % растянутой арматуры в одном сечении. Длину анкеровки СП 14 не увеличивает

lрасч.сеч = 1,3 · ll

п. 10.3.30: длина участка, в пределах которого стыки считаются расположенными в одном расчётном сечении

As,min = 0,001 · b · h0

п. 10.3.6, для изгибаемых элементов

Что вводится

• Диаметр стержня 6-40 мм, класс бетона В15-В40, класс арматуры А240, А400, А500 или В500.
• Зона: растянутая или сжатая; вид заделки конца: прямой, крюк, лапка, приварка поперечных стержней; снижение длины анкеровки, % (по умолчанию 0), и его основание: вид анкерующего устройства, поперечная арматура или обжатие бетона.
• Доля стыкуемых в одном расчётном сечении стержней, % (по умолчанию 100).
• Расчётная сейсмичность площадки: нет (до 6 баллов), 7, 8 или 9 баллов.
• Требуемая по расчёту и фактически принятая площадь арматуры As,cal и As,ef, мм² (не заданы — отношение принимается равным 1).
• Ширина b и рабочая высота h0 сечения для минимальной площади арматуры.

Что получается

• Rbond, базовая длина l0,an, требуемая длина анкеровки lan и её минимум, мм; принятое снижение и причина отказа в нём; нарушение п. 10.3.22, если вид заделки не допускается.
• Коэффициент α2, длина нахлёстки ll и её минимум, длина одного расчётного сечения 1,3ll, мм.
• Перечень условий п. 10.3.30 для пониженного α2.
• Таблица: длины анкеровки и нахлёстки для растянутой и сжатой арматуры при одних исходных данных; при сейсмике — нахлёстка × 1,3 и невыполненные требования п. 6.7.12 СП 14.13330.2018.
• Минимальная площадь арматуры и толщины защитного слоя по табл. 10.1; ход расчёта и схема в PDF.

Пример расчёта

Растянутые стержни ⌀16 А500 с прямыми концами в бетоне В25. По расчёту требуется As,cal = 350 мм², установлено As,ef = 402 мм². В одном расчётном сечении стыкуется 50 % стержней.

1. Rs = 435 МПа (табл. 6.14), Rbt = 1,05 МПа (табл. 6.8); η1 = 2,5 (горячекатаная периодического профиля), η2 = 1,0 (ds ≤ 32 мм).
2. Rbond = 2,5 · 1,0 · 1,05 = 2,625 МПа (форм. (10.2)).
3. l0,an = 435 · 16/(4 · 2,625) = 662,86 мм (форм. (10.1)).
4. As,cal/As,ef = 350/402 = 0,8706.
5. lan = 1,0 · 662,86 · 0,8706 = 577,11 мм; минимум max(0,3 · 662,86 = 198,86; 15 · 16 = 240; 200) = 240 мм (форм. (10.3)).
6. Доля 50 % не выше предела 50 %, α2 = 1,2; ll = 1,2 · 662,86 · 0,8706 = 692,54 мм; минимум max(0,4 · 1,2 · 662,86 = 318,17; 20 · 16 = 320; 250) = 320 мм (форм. (10.5)).
7. Длина расчётного сечения 1,3 · 692,54 = 900,30 мм.

Rbond = 2,63 МПа, базовая длина анкеровки l0,an = 663 мм, требуемая длина анкеровки lan = 577 мм, длина нахлёстки ll = 693 мм при α2 = 1,2, одно расчётное сечение 900 мм. Пониженное α2 действует только при выполнении всех условий п. 10.3.30.

Окончательные значения принимаются в составе проектной документации — с учётом задания, местных условий и решений смежных разделов.

Границы применимости

• Считается только ненапрягаемая арматура в тяжёлом бетоне. Для мелкозернистого бетона группы А норма требует увеличить длину анкеровки на 10ds в растянутом и на 5ds в сжатом бетоне (п. 10.3.25), для напрягаемой арматуры — другие η1 и зона передачи напряжений.
• Величину снижения длины анкеровки в пределах 30 % норма не задаёт числом — её обосновывает инженер по количеству и диаметру поперечной арматуры, виду анкерующего устройства и обжатию бетона. Калькулятор проверяет только предел и соответствие основания виду заделки. Петли в перечне видов заделки не выделены.
• Условия пониженного α2 (доля стыкуемых, усилие в поперечной арматуре в пределах стыка, расстояние в свету между стыкуемыми стержнями не более 4ds, между соседними стыками не менее 2ds и 30 мм) выводятся списком и не проверяются. Стыки внахлёстку применяются при диаметре не более 40 мм (п. 10.3.30).
• Сварные и механические соединения (пп. 10.3.31, 10.3.32), анкеры в виде пластин и высаженных головок с проверкой бетона на смятие (п. 10.3.28), запуск стержней за грань свободной опоры (п. 10.3.27) не рассчитываются.
• Толщины защитного слоя по табл. 10.1 даны справкой для конструкций зданий, без добавленного Изменением № 2 значения 35 мм для сборных фундаментов без бетонной подготовки; требования СП 28.13330 к агрессивным средам и требования огнестойкости по защитному слою в калькуляторе не учитываются.

Смежные расчёты: Конструктивные решения (КР)

• Снеговая нагрузка (СП 20)
• Ветровая нагрузка (СП 20)
• Балка: прогиб, прочность, эпюры M/Q
• Сортамент проката и труб
• Фундамент: ширина подошвы и осадка
• Проверка на всплытие
• Колонна на сжатие (СП 63)
• Плита перекрытия (СП 63)
• Продавливание плиты (СП 63)
• Забивная свая (СП 24)
• Буронабивная свая (СП 24)
• Винтовая свая (СП 24)
• Статические испытания свай (ГОСТ 5686, СП 24)
• Гибка арматуры: оправка и заготовка (СП 63)
• Узлы стальных конструкций (СП 16)
• Сопротивление грунта R (СП 22)
• Сейсмические нагрузки (СП 14)
• Стальная колонна (СП 16)
• Деревянная стойка (СП 64)
• Железобетонная перемычка (серия 1.038.1-1)
• Шарнирный узел опирания балки (СП 16)
• Стальная стропильная ферма (СП 16)
• Крановые нагрузки (СП 20)
• Кирпичный столб (СП 15)