Анкеровка и нахлест арматуры различия
Об особенностях работы соединений арматуры внахлест в ж.б. конструкциях
Соединения арматуры внахлест применяют прежде всего по технологическим причинам, таким как простота выполнения соединения (отсутствие необходимости проведения специального контроля, как, например, при сварном соединении) и высокая скорость производства работ. Поэтому, не смотря на то, что данные стыки приводят к увеличению расхода арматуры, они остаются самыми популярными среди всех возможных стыков арматуры. Но не смотря на очевидные плюсы данного вида стыков, есть и особенности, о которых нужно помнить при выборе этого вида соединений.
Главная особенность состоит в том, что в работе стыка участвует бетон, в отличии от сварного соединения или соединения с помощью муфт. Каждый из нахлестываемых стержней цепляется своими выступами за окружающий соединение бетон и передает через него усилия на соседний стержень, под некоторым углом. Общий принцип распределения напряжений в арматуре аналогичен распределению напряжений при анкеровке. В начале стыка напряжение в стержне максимальное, в конце стержня равно нулю. Аналогично и у второго стержня. Суммарное усилие, которое воспринимают оба стержня на любом участке по длине стыка не превосходит усилия в начале стыка в каждом из стержней. Условно можно считать, что в середине стыка каждый из стержней воспринимает половину приходящегося на стык усилия. Длину нахлеста, теоретически, можно считать равной длине анкеровки, но как показывает практика, передача усилия с одного стержня на другой, с участием бетона, происходит хуже, чем передача усилий с арматуры на бетон при анкеровке, поэтому в нормах добавлены коэффициенты, увеличивающие длину нахлеста по сравнению с длиной анкеровки.
Передача усилий в соединениях внахлест
Поле напряжений на длине нахлеста каждого из стержней
Характерное откалывание защитного слоя бетона
Чем выше диаметр стержней и соответственно усилия в них, тем выше усилия и в бетоне. Для восприятия поперечных раскалывающих усилий, в пределах стыка, должна устанавливаться перечная арматура (данное обязательное требование относится и к стыкам, работающим на динамические нагрузки). При отсутствии поперечной арматуры особо важную роль играет величина защитного слоя, так, при небольшой его величине и большом диаметре стыкуемых стержней, он может легко отколоться и стык работать не будет.
При близком расположении стыков раскалывающие напряжения в бетоне накладываются, поэтому в нормах по железобетону указано о необходимости смещения стыков относительно друг друга.
Распределение поперечных растягивающих напряжений в бетоне
Возможные варианты установки поперечной арматуры
Поперечная арматура в виде спиралей
Дальше в статье приведены результаты экспериментального исследования работы стыков внахлест в балках.
Два типа разрушений балок, при недостаточном сцеплении арматуры:
1. Образование трещин на растянутой грани балки, если защитный слой арматуры менее половины расстояния в свету между стержнями
2. Образование трещин на боковой грани балки, если расстояние в свету между стержнями менее защитного слоя арматуры
В первом эксперименте Мехрана Ghasabeh балка хрупко разрушилась в месте нахлеста не достигныв предельных напряжений в арматуре, рассчитанных по уравнениям прочности.
Схема установки для испытания балок на чистый изгиб
Схема армирования экспериментальной балки без хомутов в зоне нахлеста
Разрушение произошло на растянутой грани от изгибной трещины в конце стыка.
Во втором эксперименте защитный слой до верхней и боковых граней балки был больше расстояния между стержнями, разрушение балки произошло по боковым граням. После образования трещин на боковых гранях, изгибные трещины раскрылись еще больше.
Пример 1 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры
Пример 2 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры
Пример разрушения растянутого стыка арматуры
В последнем эксперименте была та же арматура и защитные слои, что и в прошлом эксперименте, но было установлено 6 хомутов, вместо 4-х, чтобы добиться разрушения от изгибных трещин. Первыми появились изгибные трещины, далее, при образовании боковых продольных трещин, из-за небольшого защитного слоя (менее допустимого по ACI) произошло хрупкое разрушение балки при напряжениях, меньших, чем балка несла в прошлом эксперименте (с 4 хомутами). Таким образом, при нарушении величины защитного слоя поперечная арматура не только не увеличила прочность стыка, но даже ухудшила работу стыка.
По результатам экспериментов были сделаны следующие выводы:
- Первые трещины всегда появлялись на концах нахлестываемых стержней. Из-за этих трещин на концевых участках, в сплошных стержнях возрастают напряжения и деформации;
- Результаты аналитического расчета предельных усилий очень близки к экспериментальным данным;
- Максимальные напряжения были зафиксированы на непрерывных стержнях, в начале стыка и уменьшались, практически, до нуля на свободных концах стыкуемых стержней, деформации на свободных концах также были около нуля;
- Напряжения в поперечной арматуре оказались различными, были зафиксированы, как растягивающие напряжения, так и сжимающие, поэтому трудно сделать общий вывод, однако, во всех балках, напряжения в угловых зонах хомутов оказались выше чем в средних зонах. Деформации поперечной арматуры, расположенных на концах стыков, были выше, чем деформации на поперечной арматуре, расположенной ближе к середине стыкуемых стержней;
- Увеличение поперечной арматуры не привело к ожидаемому увеличению несущей способности балки из-за того, что защитные слои сверху и на боковых поверхностях балки были меньше допустимых по нормам. Следует обращать особое внимание к защитному слою и расстоянию между стержнями в балках со стыкуемыми внахлест стержнями, так как эти параметры сильно влияют на несущую способность.
Работа изгибаемых стыков с дополнительным поперечным армированием
В диссертации рассматриваются экспериментальные исследования бессварных стыков с косвенной спиральной арматурой и дополнительной продольной арматурой внутри кольцевой спирали, создающей эффект обоймы, и рассматривается влияние данного эффекта на несущую способность стыкового соединения. Установлено увеличение касательных напряжений на торцах стыка и близкое к линейному распределение в средней части стыка.
Отличие работы сжатых и растянутых стыков арматуры в колоннах
Материалы данной главы взяты из зарубежной литературы к коду EC2.
Особенностью работы сжатых бессварных стыков арматуры является передача сжимающего усилия не только по длине стыкуемых стержней, но и через их торцы (по аналогии со сваями в грунте), которые опираются на бетон и передают на него часть сжимающего усилия. Кроме того, из-за отсутствия растяжения в бетоне (и соответственно трещин в нем), он воспринимает больше усилий, чем в растянутых стыках. В растянутом стыке напряжения в стержнях увеличиваются в местах образования трещин по длине стыка, в сжатом усилия более равномерные, из-за отсутствия трещин. Силы сцепления арматуры с бетоном до образования трещин непрерывны, после образования трещин становятся прерывными, и на стержни, в местах образования трещин, передается больше растягивающих усилий. В середине стыка каждый из растянутых стержней воспринимает половину усилия, действующего в стержнях в начале соединения внахлест.
При расположении колонн на торце фундаментных плит рекомендуется устанавливать дополнительные П-образные хомуты для вертикальных стержней колонны в теле фундаментной плиты для предотвращения сдвига по наклонному сечению
Пример установки поперечных стержней за зоной сжатого стыка
Соединение внахлест сжатой арматуры по Еврокоду 2
Если в колонне есть растянутые стыки, они работают аналогично растянутым стыкам в плите перекрытия.
Следует также отметить, что в действующем СП63, в отличие от СП52, нет требования по разбежке сжатых стержней стыкуемых внахлест в одном сечении, в СП63 это требование оставили только для растянутых стержней.
Если нахлест осуществляется с помощью отгиба арматуры в средней части колонны, то нужно конструктивно устанавливать дополнительные хомуты в месте отгибания вертикальных стержней, так как из-за изгиба появляется горизонтальная составляющая вертикальной силы, которая стремиться выколоть защитный слой в зоне изгиба.
Рис. 1. Схема распределения усилий в зоне отгиба вертикального арматурного стержня
Рис. 2. Дополнительные хомуты при величине отгибаемой части стержня большей, чем толщина плиты
Особенность работы стыков внахлест, в колоннах, при циклических сейсмических нагрузках
У сейсмических нагрузок есть 2 главных отличия от обычных нагрузок: 1) эта нагрузка является циклической (повторяющейся), 2) эта нагрузка приводит к знакопеременным усилиям в колоннах.
Физический смысл перехлеста и анкеровки арматуры
2) Нахлёст - это когда вблизи конца арматуры другая арматура (и она заменяет в пространстве бетон).
2а) А раз бетона вокруг меньше, то и несёт бетон меньше, а раз так то и нахлёст больше
2б) смысл соединения в продолжении одного стержня равнопрочно.
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнгхаузен в чем их существенная разница
При перехлесте происходит наложение скалывающих усилий от двух стержней в бетоне и по длине перехлеста возникают продольные трещины.
G1=R*А*Ll/(1,2*Lan), но не более R*А,
G2=R*А*Ls/Lan, но не более R*А.
Анкеровка - это передача напряжений с арматуры на бетон
Нахлест - передача с арматуры на арматуру через бетон.
Соответственно - выбираете, что вам нужно из этого. Грубо говоря:
анкеровка - это заведение стержня на требуемую длину за расчетное сечение;
при перехлесте расчетное сечение - это центр стыка стержней, нужно обеспечить анкеровку в обе стороны, поэтому, перехлест равен двойной длине анкеровки
Анкеровка - необходимое оформление окончания стержня в ж.б. конструкции с передачей усилия на бетон. (СП разрешено несколько вариантов устройства анкеровки: прямой, загнутый, устройство). Длина анкеровки и параметры устройств - расчетные.
Перепуск - способ устройства непрерывного армирования в ж.б. конструкции путем организации передачи усилия с одного стержня на другой через бетон.
Какими способами можно выполнить анкеровку арматуры?
Анкеровка арматуры – обязательный элемент в изготовлении ответственных железобетонных конструкций. Пренебрежение этой, казалось бы, незначительной мелочью, нередко завершается плачевно даже для опытных строителей.
В этой статье мы рассмотрим ключевые способы анкеровки и соединения арматуры для придания жесткости каркасу изделия (будь то колонна, лестница или ленточный фундамент), а также правила, регламентирующие нормы анкеровки арматурных изделий.
Анкеровка с загибом
Анкеровка арматуры – это процесс закрепления концов арматурных стержней в массе бетона, который достигается заведением сечения прутка на такую длину, которая была бы достаточна для передачи усилий с арматуры на бетон.
В зоне анкеровки стержень, работающий на растяжение, будет функционировать на выдергивание арматуры из бетона через поверхность сцепления, а работающий на сжатие – наоборот, передает усилия в бетон.
1 Разновидности анкеруемой арматуры
Классификация арматуры достаточно обширна и может рассчитываться по нескольким показателям. Так, в зависимости от условий для применяемой арматуры, различают ненапрягаемую и напрягаемую арматуру. По прямому назначению арматуру можно разделить на следующие виды:
- рабочая (восприятие таких усилий, которые возникают от воздействия внешних нагрузок и тяжести самой конструкции);
- распределительная (закрепляет каркас с помощью сварки в проектном положении);
- анкерная (служит для крепления к изделию закладных деталей);
- монтажная (придает жесткость арматурному каркасу в процессе его сборки и транспортировки на стройобъект).
По расположению арматуры в пространственном каркасе железобетонной конструкции существует продольная и поперечная арматура. Продольная препятствует возникновению вертикальных трещин в продольных зонах концентрации растягивающих напряжений в бетоне.
Поперечная же предупреждает образование наклонных трещин, которые могут формироваться при действии скалывающих напряжений, что возникают преимущественно вблизи бетонных опор.
Поставляться арматура может несколькими вариациями, которые зависят от диаметра и назначения стали: проволочная (обычно диаметром до 10 мм), стержневая, канатная и арматурные изделия.
к меню ↑
1.1 Правила и нюансы анкеровки
Существует несколько способов закрепить стержни в бетонном изделии, и можно достаточно долго выбирать, какой же лучше, но следует выделить 4 основные:
- прямая анкеровка с использованием прямого конца стержня;
- загиб на конце стержня в виде петли, лапки или крюка;
- способ сварки с установкой поперечных стержней;
- установка на концах прутов специальных анкерных устройств.
Длину анкеровки арматуры необходимо расчитать еще на стадии проектирования изделия, любые недочёты здесь недопустимы. Изделие будет достаточно надежным только в том случае, если арматуру будет защищать достаточный слой бетона, предохраняющий её от коррозии.
При превышении диаметра стержней более 16 мм, желательно произвести поперечное армирование, в дополнении к стандартному. При использовании гнутой арматуры следует уделить особое внимание размеру загиба каждого стержня, дабы не допустить осыпания либо раскалывания бетона в том месте, где располагается загиб.
Прямая анкеровка арматуры в бетоне, а также анкеровка загибом с лапками разрешена только для арматуры с периодическим профилем. Для гладких стержней растянутого типа рекомендуется применять специальные анкерные устройства, дополнительно приваренные поперечные стержни, либо петли и крюки. При этом анкеровка сжатой арматуры не допускается с применением анкерного способа загибом, кроме случаев, когда используются гладкие стержни.
Диаметр оправки (загиба) принимает минимальное значение в соответствии с диаметром самого стержня арматуры и составляет: 2,5d для гладких стержней с диаметром стержня менее 20 мм и 4d при диаметре превышающем 20 мм.
Если существующий стержень имеет периодический профиль, то эти показатели приобретают значения 5d и 8d соответственно. Фактическая длина итоговой анкеровки не должна быть меньше 15d стержня и 200 мм в длину.
к меню ↑
1.2 Как вязать арматуру? (видео)
к меню ↑
2 Клеевой способ соединения арматуры
Удобнее всего измельчение и перемешивание производить в вибромельнице. Температура нагрева материалов в вибромельнице в процессе измельчения не должна превышать 80 градусов. Изготовленный клей можно хранить в течении трёх лет в сухом, проветриваемом помещении.
На стержни клей наносится с использованием специальной установки. Толщина пленки, которую образует клей, должна составлять 1,5-2 мм над поверхностью арматуры. Затем на клей наносят волнообразные рифления с помощью роликов, высота волн – 2 мм, шаг – 6-8 мм.
Такую операцию рационально производить у выхода установки, где наносится клей, либо непосредственно перед укладкой арматурных стержней в опалубку, перед этим прогрев арматуру до 100 градусов.
Анкеровка клеящей смолой
При хранении стержни с нанесенным клеем должны быть защищены от попадания влаги и прямых солнечных лучей. Транспортировка стержней допускается любым транспортом, с использованием упаковки, которая защищает от ударов и трения.
В случае повреждения пленки клея при транспортировке, её можно восстановить нанесением дополнительного слоя размягченного при температуре 100 градусов клея, либо растворенного в ацетоне. После того, как арматура на эпоксидном клее установлена в опалубку, следует минимизировать её возможные соприкосновения с другими стержнями.
к меню ↑
2.1 Сварные соединения арматуры
Арматура горячекатаного типа с гладким или периодическим профилем, с применением арматурной проволоки, и закладные детали, должны иметь возможность сварного соединения меду собой и плоскими элементами прокатной стали контактной сваркой, которая может быть точечной и стыковой.
В некоторых случаях допускается использование дуговой и ручной сварки, в тех случаях, когда это не противоречит условиям использования стали. Для этого нужно приобретать арматуру свариваемого класса А500С. Арматура А400 не подходит для этих целей.
Типы и способы сварки закладных деталей с арматурой нужно назначать, учитывая правила эксплуатации конструкций, показатели свариваемости стали и технологических возможностей предприятия, что изготавливает стальную продукцию.
Крестообразные соединения, в случае их выполнения контактно-точечной сваркой, должны обеспечить восприятие сетками напряжения, которое будет не меньше расчетного сопротивления. Такие соединения можно применить для обеспечения определенного расположения стержней по отношению друг к другу в процессе как транспортировки, так и укладки в бетон.
Заводские условия предполагают возможность изготовления арматурных каркасов, сеток при помощи контактно-точечной сварки, а также стыковой. При изготовлении закладных деталей – рекомендуется выбрать сварку под флюсом, которая применяется для тавровых соединений. Нахлесточные же можно создать при помощи контактно-рельефной сварки.
В процессе монтажа готовых изделий предпочтительнее использовать полуавтоматические виды сварки, они позволяют произвести должный контроль качества итоговых соединений.
к меню ↑
2.2 Соединение внахлест
Стыки арматуры, которая не напрягается, внахлест, применяется при вязке и стыковке каркасов и сеток, при этом диаметр не должен превышать 36 мм. Стыки стержней внахлест допускаются лишь в растянутых местах элементов изгиба, в зонах полного использования арматурной стали.
Стыки элементов сжатой и растянутой арматуры, а также сеток, должны иметь перехлест в рабочем направлении не менее величины Lan. Стыки сварных и вязаных конструкций в нахлест должны быть расположены вразбежку. Стыкование в нахлест стержней без разбежки может допускаться только при конструктивном армировании, а также в зонах использования арматуры менее чем на 50%.
Стыки в нахлест из гладкой стали А1 должны быть выполнены так, что в зоне стыкуемых сеток по длине нахлеста установлено не менее 2 поперечных стержней. Подобный тип стыков может использоваться при стыковке в нахлест каркасов, в которых арматура расположена в одностороннем порядке.
Стыки сеток в нерабочем расположении требуется выполнять в нахлест между крайними рабочими стержнями. При вязке, перехлест элементов следует располагать в точках минимальных изгибающих и крутящих моментов. При невозможности такой операции, значение нахлеста необходимо установить не менее чем на 90 диаметров арматуры. Крестообразный перехлест может быть усилен вязальной проволокой или специальными хомутами.
Нахлест и связка арматуры
Перехлест и его длина напрямую зависят от диаметра используемой арматуры. Как правило, для таких целей используется рифленая арматура А3, что и дает возможность расчитать протяженность нахлеста. Таблица по СНиП предполагает следующие значения:
Анкеровка арматуры в бетоне: таблица, длина, расчет, способы (внахлест, прямая, с отгибом, клеевая, сварка)
Анкеровка арматуры в бетоне (таблица, основные стандарты и нормативы будут указаны ниже) представляет собой запуск металлических стержней за сечение на длину отрезка передачи усилий с прутков на железобетон. То есть, это закрепление концов армировочных прутьев в толще бетона.
Анкеровка является очень важным процессом, от правильности которого зависят качество, прочность, способность выдерживать различные нагрузки железобетонного монолита. Арматура призвана усиливать бетонную конструкцию, воспринимать и брать на себя нагрузки, делать монолит долговечным, надежным и цельным. Элементы арматуры бывают жесткими и гибкими, обычно выполняются из стали или композитных материалов.
Размер и тип крепления во многом определяется характеристиками и условиями эксплуатации определенных участков, где нагрузка передается с металлических прутьев на материал. Способов выполнения анкеровки существует несколько, предварительно важно правильно провести расчеты, определив такие ключевые параметры, как метод закрепления, длина анкеровки арматуры и т.д.
Разновидности анкеруемой арматуры
Классификация арматуры довольно обширна, металлические стержни выбирают по нескольким параметрам, расчет учитывает максимум нюансов. По условиям работы арматура бывает напрягаемой и ненапрягаемой. По расположению в ЖБ конструкции может быть поперечной и продольной.
Поперечная арматура не позволяет появляться наклонным трещинам, препятствует скалывающим напряжениям, которые появляются возле бетонных опор. Продольная арматура не дает распространяться вертикальным трещинам в определенных продольных зонах, где сосредоточены в бетоне растягивающие напряжения.
Классификация арматуры по назначению:- Распределительная – закрепляет каркас методом сварки в положении, указанном в проекте
- Рабочая – воспринимает усилия, появляющиеся под воздействием тяжести конструкции, внешних нагрузок и т.д.
- Монтажная – повышает жесткость арматурного каркаса при сборке и транспортировке на объект
- Анкерная – предназначена для крепления к конструкции разного типа закладных деталей
Для создания качественного арматурного каркаса используются только специальные профильные прутки. Чем более прочным будет бетон и подходящей по условиям эксплуатации арматура, тем надежнее и прочнее получится железобетонная конструкция.
Базовая длина анкеровки
Прямая анкеровка и с лапками применяется лишь с арматурой периодического профиля. Гладкие растянутые прутья крепят петлями, крюками, приваренными поперечными элементами, анкерными устройствами. Крюки, петли и лапки мастера не советуют использовать для сжатой арматуры (кроме гладкой, которая иногда подвергается растяжению).
Рассчитывая длину анкеровки арматуры, учитывают класс стали, профиль, сечение, прочность бетона, напряженное состояние монолита в зоне анкеровки, способ анкеровки и конструктивные особенности.
- Гладкая (класс А240) – 1.5
- Периодический профиль, холоднодеформируемая арматура (класс А500) – 2.0
- Периодический профиль, термомеханически упрочненная и горячекатаная (классы А300-500) – 2.5
- Диаметр меньше или равно 32 миллиметрам – 1.0
- Сечение 36 и 40 миллиметров – 0.9
- lo,an– базовая длина анкеровки
- As,cal, As,ef– площади поперечного диаметра арматуры
- а – коэффициент влияния на показатель напряженного состояния бетона, прутьев, конструктивных особенностей изделия в зоне анкеровки
- Прутья периодического профиля, прямые концы, а также гладкая арматура с петлями/крюками (без устройств для растянутых прутьев) – 1.0
- Сжатые стержни – 0.75
Длина анкеровки может быть уменьшена в соответствии с диаметром и числом поперечной арматуры, а также величиной поперечного обжатия бетона там, где осуществляется анкеровка.
Способы анкеровки
Методов выполнения анкеровки существует несколько. Могут использоваться клеевое и сварочное соединение, прямая анкеровка и с отгибом, разные лапки, крюки, петли и т.д. Длина анкеровки рассчитывается на этапе проектирования и соблюдается точно. Арматура должна быть со всех сторон защищена достаточным слоем бетонного монолита.
- Если сечение прутьев больше 16 миллиметров, к стандартному добавляют поперечное армирование.
- Когда используется гнутая арматура, особое внимание уделяют величине загиба прутьев, чтобы бетон в месте загиба не раскалывался.
- Анкеровка загибом с лапками и прямой метод актуальны лишь для периодического профиля.
- Гладкие прутья анкеруют специальными приспособлениями, приваренными поперечными прутьями, крюками/петлями.
- Сжатая арматура – запрещено анкеровать загибом (за исключением применения гладких прутьев).
Прямая
Данный тип анкеровки используется при условии позволения геометрии конструкции и в защитном слое бетона. Подходит исключительно для периодического профиля. Несущая способность бетона может быть увеличена благодаря наличию дополнительного обжатия камня от внешних силовых факторов там, где выполнена анкеровка. Таким образом эффективность сцепления повышается.
При использовании прямой анкеровки продольное усилие старается надколоть монолит в защитном слое бетона из-за работы касательных напряжений. Длина анкеровки зависит от множества факторов, но в защитном слое сцепление не стоит делать без поперечной арматуры или дополнительных мероприятий, которые исключат скалывание слоя защиты бетонной конструкции и воспримут касательные напряжения.
Зона скола слоя защиты может быть увеличена путем установки по верху продольной перпендикулярной арматуры. Диаметр/шаг хомутов в месте прямой анкеровки в слое защиты определяются в соответствии с типом диаметра и хомута арматуры продольной.
Если речь идет об элементах из мелкозернистого бетона А, расчетную длину анкеровки увеличивают на: 5 ds для сжатого бетона и 10 ds для растянутого. Длина прямой анкеровки иногда может быть уменьшена в соответствии с параметрами поперечной арматуры и величиной поперечного обжатия бетона, но максимум на 30%. Фактическая длина анкеровки берется минимум 15 ds и 200 миллиметров.
Отгибом
Гибка арматурных прутьев осуществляется в условиях завода либо на объекте (вручную, гибочным роликом сменного типа или гибочным станком). Гнут без нагрева. Анкеровку растянутых прутьев выполняют крюком (отгиб на 45-135 градусов) либо петлей (отгиб на 180 градусов). Крюки можно размещать вертикально или горизонтально.
При применении данного метода анкеровки растягивающее продольное усилие старается разогнуть загнутые концы стержней и смять слой бетона по радиусу отгиба. Там, где может случиться разгиб, устанавливают дополнительные поперечные пруты.Выполняя анкеровку с отгибом на угол 90 градусов, нужно сделать так, чтобы длина прямого участка кончика была минимум 12 ds, при 180 градусов – минимум 70 миллиметров и 4ds. Прямые участки захода прутка от грани начала перехода усилия с металла на бетон до места начала отгиба равны минимум 3 ds. Если же прямой участок равен менее 10 ds, анкеровка в расчете сечения оправки не учитывается.
Длину расчетную при отгибе определяют стандартным методом, используя значение базовой длины анкеровки. Можно уменьшать значение, но максимум на 30%. При этом, общая длина анкеровки ни в каких расчетах не может быть меньше расчетной.
Отгибая конец поперечной арматуры под углом 135 градусов, оставляют прямой участок минимум 75 миллиметров и 6 dsw, для отгиба на 90 градусов – минимум 8 dsw. Поперечная арматура требует надежного отгиба крюка на 135 миллиметров. Диаметр отгиба зависит от минимального диаметра оправки и продольного прутка. Отгиб хомута размещают в сжатой зоне бетонной конструкции (сечения элемента).
Минимальный диаметр оправки для отгиба (крюка) прутка поперечного для периодического профиля составляет минимум 3 ds, для арматуры гладкой – минимум 2.5 ds.
Минимальный диаметр оправки зависит от диаметра стержня:- Для периодического профиля – 5 dsпри ds менее 20 миллиметров и 8 ds при ds более 20 миллиметров.
- Гладкая арматура – 2.5 dsпри ds меньше 20 миллиметров и 4 ds при ds больше 20 миллиметров.
Минимальный диаметр загиба крюков и петлей в свету: 6 ds при ds меньше 16 миллиметров и 8 ds при ds больше 16 миллиметров.
Минимальный диаметр оправки (когда армируется продольная рабочая арматура) для прутков периодического профиля (при отсутствии прямого участка анкеровки) назначается от 6-7 ds при ds меньше 20 миллиметров и 9 ds при ds больше 20 миллиметров.
Метод анкеровки определяется проектировщиком. В ситуациях, когда расчетный диаметр отгиба (в работе с продольной арматурой) невозможно геометрически расположить в сечении конструкции, диаметр или число арматуры увеличивают. Либо меняют метод анкеровки.Клеевой
Данный метод предполагает некоторые особенности, которые нужно изучить до начала работ.
Как выполнять клеевую анкеровку:- До нанесения клея сталь выправляется на специальном станке, чистится от ржавчины и грязи, обезжиривается.
- Компоненты для приготовления клеевого состава взвешивают, отмеряют и измельчают в вибромельнице при температуре максимум 80 градусов. Клей хранится не больше 3 лет в проветриваемом сухом помещении.
- Состав на прутки наносится в специальной установке. Клей образует пленку толщиной до 2 миллиметров над поверхностью арматуры. Далее на слой роликами наносятся волнообразные рифления с шагом 6-8 миллиметров и высотой волн 2 миллиметра. Этот этап предполагает нагрев прутков до 100 градусов и выполнение прямо перед закладкой в опалубочную конструкцию.
- После установки в опалубку стержней нужно сделать так, чтобы они не соприкасались с другими элементами.
Следует помнить, что стержни с нанесенным на них клеем нужно защитить от солнца и влаги, транспортировать в защитной упаковке. Если пленка клея повреждается, ее восстанавливают нанесением еще одного слоя мягкого клея (при температуре около 100 градусов или после взаимодействия с ацетоном).
Сварные соединения
Контактной (стыковой или точечной) сваркой соединяются арматура периодического профиля или гладкая горячекатаного типа, закладные детали, арматурная проволока. Иногда используют ручную или дуговую сварку, но только в работе с арматурой класса А500.
Способы и типы сварки прутьев и деталей выбирают, исходя из особенностей эксплуатации конструкции, технологических возможностей, параметров свариваемости стали. Если выполняются крестообразные соединения с применением контактно-точечной сварки, следят за должным обеспечением восприятия сетками напряжения (не должно быть меньше расчетного сопротивления). Обычно такие соединения используют с целью обеспечения нужного расположения прутков друг к другу при транспортировке и укладке в бетонную конструкцию.
В условиях завода создают арматурные каркасы, сетки стыковой или контактно-точечной сваркой. Когда делают закладные детали, используют сварку под флюсом, применяемую для тавровых соединений. А вот нахлесточные можно делать контактно-рельефной сваркой.
При выполнении монтажа готовых элементов используют полуавтоматическую сварку, которая позволяет обеспечить нужный уровень качества и жесткости соединений.
Соединение внахлест
Стыки ненапрягаемой арматуры можно стыковать внахлест при вязке/стыковке сеток и каркасов, но диаметр не должен быть больше 36 миллиметров. Стыки делают в растянутых зонах элементов изгиба, в местах полного использования стали.
Важно, чтобы стыки элементов растянутой/сжатой арматуры, сеток имели в рабочем направлении перехлест минимум параметр Lan. Стыки вязаных и сварных конструкций располагаются вразбежку. Без разбежки можно стыковать при выполнении конструктивного армирования и там, где арматура используется максимум на 50%.
Из гладкой стали А1 стыки внахлест арматуры в бетоне делают так, чтобы в месте стыкуемых сеток по всей длине нахлеста находилось минимум 2 поперечных прутка. Так можно стыковать внахлест каркасы, где арматура находится в одностороннем порядке.
Места стыков сеток в нерабочем расположении делают внахлест между рабочими крайними прутками. В процессе вязки перехлест изделий должен находиться в местах минимальных крутящих/изгибающих моментов. Если так сделать не получается, значение нахлеста устанавливают равным минимум 90 диаметрам арматуры. Часто крестообразный перехлест усиливают специальными хомутами, вязальной проволокой.
Длина перехлеста зависит от сечения прутков. Обычно в работе используют рифленые стержни А3, поэтому длину нахлеста арматуры в бетоне можно рассчитать.
Такие значения указаны в СНиП:- Арматура 10 – 300 миллиметров
- Арматура 12 – 380 миллиметров
- Арматура 16 – 480 миллиметров
- Арматура 18 – 580 миллиметров
- Арматура 22 – 680 миллиметров
- Арматура 25 – 760 миллиметров
Ниже указаны показатели для анкеровки разной арматуры:
Изучив все правила и нормативы, сделать анкеровку арматуры в бетоне можно самостоятельно. Главное – соблюдать технологию и верно выполнить предварительные расчеты.
Об анкеровке разными способами – что работает, а что – не очень
Очень часто при строительстве и при реконструкции нужно присоединить одну конструкцию к другой. Причем присоединить надежно, чтобы не было разрушения. Все узлы сопряжения очень важны, их целостность обеспечивает проектное положение конструкции, а значит – ее целостность. Мне в свое время хорошо запомнилась яркая аналогия главного конструктора Владимира Борисовича, который ввел меня в мир проектирования. Мне кажется, я ее уже приводила, но повторить будет не лишним. Он говорил мне: "Я представляю себе любую конструкцию так, будто она – это я. И анализирую, надежные ли опоры выбраны для каждой части. И когда я так делаю, то иногда вижу, что инженер вместо того, чтобы опереться на руку, на плечо или на туловище, прицепился к уху или к носу – повесил на них то, что они явно не выдержат". Вот иногда при помощи таких ушей, носов и даже ресничек мы пытаемся связать массивные, тяжелые конструкции, требующие под собой надежную опору. Особенно часто это случается при применении всевозможных анкеров, которые связывают одно с другим в единое целое.
Давайте рассмотрим ситуации с анкеровкой на живых ситуациях.
Обычная шарнирно опирающаяся плита. Понятие шарнир означает, что плита может слегка поворачиваться на опоре, это не заметно для глаза, но допустимый поворот, которого сложно избежать без специальных мероприятий, в таких плитах нормален, и он приводит к опять-таки допустимому прогибу плиты. В таких плитах работает нижняя арматура – она принимает на себя все напряжения и в связке с бетоном передает их на опоры. Плиту мы должны опереть на стену на определенную величину не только для того, чтобы она не упала. Определенной глубиной опирания мы обеспечиваем анкеровку арматуры плиты. Что это значит? Арматура в плите воспринимает все напряжения в пролете, вызванные изгибом плиты под весом всех нагрузок (даже ненагруженная плита чувствует на себе свой собственный вес, и это уже не мало) – эти напряжения растягивают арматуру, пытаясь ослабить ее, довести до разрушения, и одновременно они пытаются снять плиту с опоры. И чтобы арматура выдержала напряжение, ей нужна опора. И не просто опора, а опора определенной длины. Именно эта длина и называется длиной анкеровки, и при разных условиях длина анкеровки и способ анкеровки у арматуры будут свои. Но суть анкеровки всегда одна: анкеровка – это комплекс любых мероприятий, обеспечивающих надежное закрепление в нужном месте. Причем закрепление может обеспечивать неподвижность не во всех направлениях. Допустим, при шарнирно опирающейся плите (как на рисунке выше), мы обеспечиваем закрепление от вертикальных и горизонтальных смещений, но не препятствуем повороту плиты. А вот в случае рамного узла нужно не просто зафиксировать плиту (балку) от смещений, но и не дать ей повернуться – обеспечить жесткую связь с опорой.
И повороту в железобетонной конструкции мы можем препятствовать верхним стержнем, заведенным на опору на длину анкеровки (на рисунке вы видите изогнутый стержень, закрепленный еще и хомутами). Причем, если в случае шарнирно опирающейся плиты длина анкеровки минимальная – обычно она равна 100-120 мм, то в случае с рамным узлом не все так просто: здесь напряжения в арматуре велики, все их нужно погасить на опоре, обеспечив это сцеплением заанкеренной части стержня с сжатым бетоном на такой длине, чтобы все усилия полностью погасились. Иногда, когда не хватает длины, приходится проводить специальные мероприятия – наваривание шайб на концах заанкеренной арматуры и другие способы, препятствующие вырыву арматуры из бетона. А если она все-таки вырвется или хоть немного сместится (а усилия в плите упорно будут пытаться вырвать арматуру с опоры на протяжении всей жизни плиты), жизнь конструкции необратимо изменится – усилия будут уже другими, чуть большими, чем до этого, узел – тоже другим, немного ослабленным, и эта ситуация (возросшие усилия плюс ослабленный узел) приведет к следующему шагу – еще одному маленькому сдвигу арматуры. И так до разрушения.
Как видите, анкеровка арматуры может быть разной по длине и разной по конструкции. Все это определяется нашими требованиями к узлу. Если мы допускаем шарнирное опирание, то величина анкеровки в этом случае минимальна. При шарнире конструкция рассчитывается так, что усилия, пытающиеся растянуть арматуру у опоры, близки к нулю, а значит и анкеровка берется минимально допустимой (этот минимум диктуется нормами и проверен на практике). А вот если опирание планируется жесткое, тогда к анкеровке требования особые: все растягивающие напряжения в арматуре должны быть погашены в месте анкеровки.
Как определение анкеровки происходит на практике? Допустим, посчитали мы жестко опирающуюся балку, определили в ней верхнюю арматуру на опоре – нужно определенное количество стержней определенного диаметра – именно эта площадь арматуры выдержит все напряжения. То есть, мы видим прямую зависимость: определенные напряжения дают определенную площадь арматуры, выражающуюся в конкретном количестве стержней конкретного диаметра. И все эти напряжения мы должны удержать в опорном узле. Они пытаются оторвать балку, повернуть ее, а мы должны выдержать. Арматуру мы уже посчитали – она выдерживает. А теперь нам нужно создать такой узел, который удержит эту напряженную арматуру в себе. Удерживает узел за счет сцепления. Чем длиннее участок сцепления, тем крепче держится арматура. В какой-то момент сцепление превышает напряжения в арматуре – ей уже никуда не деться, не сдвинуться с места – вот этот момент и означает, что арматуру мы надежно заанкерили.
Как найти длину надежной анкеровки, описано в нормах. Мы должны ее определить и не забывать еще пользоваться типовыми узлами для анкеровки арматуры, суть которых всегда одна: арматуру нужно анкерить в сжатом бетоне.
А теперь давайте рассмотрим еще один случай. Часто строители используют для опирания метод забивания арматурных стержней в просверленное отверстие в существующую конструкцию. Получается ситуация, показанная на рисунке ниже.
Что будет с узлом в такой ситуации? Если вспомнить аналогию в начале статьи, то при классическом опирании плиты мы положили ее на плечо, а при этом – мы прицепились за ухо. На самом первом рисунке в статье мы видим, что плита опирается всем своим сечением – на опоре и бетон, и арматура. Здесь же бетон висит на тонком перешейке из арматурных стержней. Если стержни расположить в два ряда по высоте, изменится мало – все равно вся нагрузка будет только на арматуре.
Давайте теперь подробней рассмотрим, какая же нагрузка придется на эти арматурные стержни.
Во-первых, это нагрузка на срез. Плита пытается упасть вниз, срезав всю арматуру по вертикальной линии стыка. То есть, площади арматуры должно быть столько, чтобы она приняла на себя всю нагрузку от плиты, это очень важно.
Во-вторых, это нагрузка на вырыв арматуры из стены. Плита, изгибаясь и пытаясь повиснуть на арматуре, пытается выдернуть ее шаг за шагом. И хорошо, если арматура при этом достаточно заанкерена (допустим, забетонирована в стене заранее с надежной величиной анкеровки) – тогда арматуре будет угрожать лишь срез. Но если сцепления арматуры с материалом стены не достаточно (а в забитой в стену арматуре сцепления не может быть достаточно, т.к. материал вокруг нее нарушен, есть микроскопический, но зазор – возможность скольжения), если сцепление не сможет погасить все напряжение, арматура начнет постепенно выдергиваться. Это может растянуться на годы, но процесс будет идти. И если у плиты или другой конструкции, закрепленной таким образом, есть возможность как-то перераспределить свое положение и приобрести устойчивость за счет других опор, то хорошо. А если нет – то сами понимаете…
Самое печальное, что рассчитать напряжение, которое выдержит забитый в стену стержень, практически невозможно. Никто не знает, какое сцепление будет у него с материалом стены. А значит, неизвестно, и сколько напряжения может воспринять такая анкеровка.
Шарнир у такой опоры будет однозначно (не зависимо от количества анкеров и их положения), на выдергивание она будет работать слабо – однозначно, но вот насколько – не известно.
И в нормах вы никогда не найдете варианта опирания конструкций, чтобы они держались на одних арматурных стержнях. Как думаете, какие причины такого "упущения"?
Какие тогда варианты надежного решения могут быть для замены забитого анкера? Это все, что можно посчитать: либо распорные анкеры, либо химические. Плюс – надежный материал стены. Но все равно нужно тщательно продумывать и надежно конструировать узел, обязательно просчитывая напряжения в каждом анкере, не упуская ни одного важного момента.
Еще хочу обратить ваше внимания: никакие консоли категорически нельзя крепить шарнирно! Шарнир для консолей – это всегда разрушение.
На этот раз все. Хотя на эту тему можно писать бесконечно. Задавайте вопросы в комментариях, может, они подтолкнут меня к еще более глубокому раскрытию этого вопроса.
Комментарии" никакие консоли категорически нельзя крепить шарнирно! Шарнир для консолей – это всегда разрушение."
Здравствуйте! Не могли бы вы пояснить это примерами узлов, которые лучше не использовать из тех, что вам встречались?! Либо опишите словами, пожалуйста!
Очень нравится ваш сайт. Работаю конструктором В РБ.
немного есть в этих статьях, если будут еще вопросы после прочтения, задавайте. А лучше с конкретными узлами приходите - обсудим.
Цитирую Ирина К.:" никакие консоли категорически нельзя крепить шарнирно! Шарнир для консолей – это всегда разрушение."
Здравствуйте! Не могли бы вы пояснить это примерами узлов, которые лучше не использовать из тех, что вам встречались?! Либо опишите словами, пожалуйста!
Очень нравится ваш сайт. Работаю конструктором В РБ.
Цитирую Ирина К.:
" никакие консоли категорически нельзя крепить шарнирно! Шарнир для консолей – это всегда разрушение."
Здравствуйте! Не могли бы вы пояснить это примерами узлов, которые лучше не использовать из тех, что вам встречались?! Либо опишите словами, пожалуйста!
Очень нравится ваш сайт. Работаю конструктором В РБ.
Добрый день!
Не могли бы вы пояснить ситуацию, когда часть стержней в преднапряженной многопустотной плите не заходит на опору. Например, случай использования рядовых плит вместо связевые в связками каркасе ИИ-04.
Параметры анкеровки и длины нахлеста арматуры в таблицах
В процессе анкеровки арматурные стержни фиксируются в бетонной массе.
Кроме того, важно учитывать длину нахлеста прутьев, от правильности расчетов будет зависеть продолжительность эксплуатации фундамента или любой другой конструкции из бетона.
В таблицах рассмотрены все необходимые в работе параметры анкеровки и длины нахлеста арматурных прутьев в зависимости от класса арматуры и бетона.
Таблица анкеровки и длины нахлеста арматуры с использованием бетона класса В 15:
Читайте также: