Принципы армирования железобетонных конструкций

Главная |Армирование |Особенности армирования ж/б балок

Дата: 20 ноября 2018

Коментариев: 1

Предприятия, производящие железобетонные изделия, выпускают широкую номенклатуру продукции. Не всегда стандартные изделия можно использовать при реализации проекта конкретной постройки. Наверняка многие обращали внимание на строителей, размещающих в опалубке стальную арматуру. Все понимают, что стальные прутки обеспечивают высокие прочностные характеристики железобетонной балки.

Однако правильно определить диаметр прутков, их количество могут только специалисты, владеющие расчетной методикой. Для большинства обывателей, не сталкивавшихся с методологией выполнения расчёта балок прямоугольного сечения, этот процесс остается загадкой.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу.

Серьезной строительной задачей является выполнение расчёта армирования. Потребность в этом возникает при выполнении строительных мероприятий в частной застройке. Можно, конечно, обратиться к профессионалам или использовать специальные программные средства. Но, к сожалению, такая возможность не всегда имеется, поэтому рекомендуем ознакомиться с представленными в материале рекомендациями. Уверены, они помогут вам принять правильное решение, осуществляя армирование балок.

Разновидности балок

Что представляет собой конструкция железобетонной балки? Каковы отличия по способу установки и форме сечения?

Балка – изготовленный из бетона и армированный стальными прутками элемент, работающий в составе строительной конструкции и воспринимающий силовые нагрузки. Такие строительные конструкции еще называют ригелями или прогонами. В зависимости от метода установки они могут быть:

  • Монолитными элементами, представляющими собой свободно расположенные или защемленные с одной или двух сторон однопролетные конструкции.
  • Комбинированными (сборно-монолитными) конструкциями, в том числе консольными.
  • Сборными, состоящими из отдельных частей, входящих в состав общей многопролетной конструкции.

Цельные армированные балки используются при строительстве как элементы фундаментов и перекрытий.

Сечение элементов различное и может иметь прямоугольную форму, представлять трапецию, тавр, двутавр или другие виды. Согласно строительным нормам, ширина сечения принимается равной 5 сантиметрам и представляет собой цифровой ряд, начиная от 100 мм, и заканчивая 250 мм. Высота изделия соответственно изменяется.

Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств

Что такое ригель: определение и назначение

Вообще, само слово «ригель» многозначное. Это и немецкая фамилия, и община в Германии, и название звезды, и еще много чего. Есть ригеля и в конструкции дома. Но многие часто затрудняются ответить, что именно это такое. Ригель в строительстве — это часть опорной конструкции здания. Представляет собой горизонтальный элемент, соединяющий вертикальные стойки. С ригелем уже стыкуются остальные элементы конструкции. То есть, строительный ригель всегда расположен горизонтально между двумя стойками (при большой длине может иметь подпорные стойки). Они могут быть вертикальными или наклонными.

Ригель в строительстве — это горизонтальный элемент, связывающий стойки

Задачи ригеля — механически соединять стойки, связывая их в единую систему, придавать устойчивость конструкции. Также, связывая части конструкции, он перераспределяет нагрузку с разных частей здания, равномерно передавая ее на стойки.

Все горизонтальные перемычки на этой картинке — это ригеля

Он встречается в любой части здания. Есть ригеля в некоторых типах фундаментов (свайно-ростверковый, столбчатый и другие, где есть отдельные опоры), каркасе стен, перекрытиях, кровельной системе скатного типа.

Основные задачи усиления

Обсуждая вопрос усиления железобетонных конструкций прямоугольного профиля, остановимся отдельно на терминологии. В специализированных строительных источниках процесс повышения прочности бетонных конструкций, связанный с установкой арматуры, называется армированием ЖБ изделий. Что обозначают буквы аббревиатуры? Ответим:

  • Ж
    – сокращённое обозначение наличия в конструкции железных (стальных) арматурных стержней или сетчатых каркасов, способствующих увеличению прочностных характеристик.
  • Б
    – характеризует материал бетон, массив которого усилен закладными элементами.

Основными задачами усиления железобетонных балочных элементов являются:

  • Обеспечение высокой несущей способности изделий.
  • Повышение прочностных характеристик.
  • Противодействие разрушению.
  • Увеличение устойчивости к восприятию повышенных нагрузок.

Решение поставленных задач по обеспечению прочности осуществляется путем армирования и реализации специальных методов, направленных на:

  • оценку прочностных характеристик;
  • проверку выносливости бетонной опоры под воздействием многократных циклов нагружения;
  • контроль устойчивости железобетонной балки, сохранения ее целостности и расположения.

Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры

Какой ригель лучше: с бетоном или без

Железобетонные изделия часто подвергаются негативному воздействию. Это может быть мороз, осадки, повышенная влажность или температура. Данные факторы отрицательно сказываются на характеристиках ЖБ-изделий во время эксплуатации.

При строительстве сооружений, в частности, больших промышленных цехов, важно обеспечить жесткость и прочность здания. Поэтому конструкции требуют защиты. Негативное воздействие можно снизить, если применять специальные составы, которые добавляются в бетонную смесь. Они увеличивают устойчивость к морозу, прочность, повышают пластичность, текучесть. Поэтому добавление специальных бетонов улучшает эксплуатационные характеристики ригелей.

Назначение расчетов

Расчёт позволяет определить площадь элементов усиления, в зависимости от заданных усилий, или несущую способность, согласно фактическим размерам применяемых прутков. В частности, выполнение предварительных расчетов помогает определить:

  • Размер прутков в диаметре.
  • Длину элементов.
  • Характер расположения в изделии.

Для определения оптимального варианта армирования конкретной бетонной балки учитывайте следующие параметры:

  • геометрические размеры изделия (длина, ширина, высота);
  • толщину защитного слоя, характеризующую расстояние от арматуры до внешней плоскости бетонной поверхности;
  • величину распределенной или точечной нагрузки.

Принципы армирования

Усиление бетонных конструкций производится с использованием следующих элементов:

  • Отдельных стальных арматурных стержней.
  • Металлических каркасов.
  • Стальных сеток.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции

В процессе армирования прутки могут устанавливаться как в растянутых участках бетонной балки, так и в сжатых. Специфика применения опор при выполнении строительных работ позволяет отнести их к изгибаемым элементам, в которых под воздействием прилагаемых усилий возникает растянутая зона, сжатый участок, так как действует изгибающий момент и поперечные усилия.

Армирование балок осуществляется стержнями, расположенными продольно и поперечно. В зависимости от направления приложения сил, верхний и нижний арматурные прутки каркаса могут быть как растянутыми, так и сжатыми.

Рассмотрим основные части горизонтального каркаса усиления, находящегося под воздействием приложенных вертикальных усилий. Он состоит из следующих элементов:

  • расположенных в верхней части каркаса стержней, находящихся в сжатом состоянии;
  • находящихся внизу прутков, растягивающихся под воздействием нагрузок и упрочняющих бетонную балку;
  • поперечных элементов, обеспечивающих прочность прямоугольного сечения;
  • распределительной арматуры, связывающей элементы единым контуром.

Чем отличается от балки

Что такое ригель в строительстве разобрались. Но есть еще один элемент, встречающийся в перекрытиях и кровельной системе, который часто путают с ригелем — это балки. Балки — несущий элемент в конструкции, который обычно компенсирует изгибающие нагрузки. Вот вам и разница — ригеля — часть опорной конструкции. Это рама, на которую опирают балки.

Проще всего разобраться в том, где балка, а где ригель — посмотреть какая нагрузка приходится на элемент

Балки могут быть наклонными и горизонтальными. Но они почти всегда работают на изгиб, поэтому должны рассчитываться, так как должны выдерживать длительные нагрузки. Ригеля — строго горизонтальные элементы и служат для механической связи стоек, а изгибающие нагрузки не несут. Поэтому их обычно не рассчитывают. Закладывают стандартные решения, с определенным запасом прочности.

Чем отличается ригель от балки: часто формой, а вообще, назначением и функциями

Еще одно отличие ригеля и балки — материалы и форма. Балка всегда в сечении прямоугольная или квадратная. Ригеля часто имеют более сложную форму, но могут быть и квадратными и прямоугольными. Балка может быть деревянной или металлической. Ригель тоже делают из этих материалов, но может он быть еще и железобетонным. Итак, если вы видите железобетонную горизонтальную часть конструкции, которая опирается на стойки — перед вами ригель. Других вариантов нет.

Ригель не испытывает нагрузок. Он только связывает стропила. Балка перекрытия как раз компенсирует нагрузку от кровли

С горизонтальными деревянными и металлическими элементами чуть сложнее. Надо смотреть, не приходится ли на них изгибающая нагрузка. Если нет — это ригель. В противном случае — балка. И если элемент установлен под углом — это точно балка.

Требования к арматуре

К поверхности элементов усиления предъявляется комплекс специальных требований.

При армировании ребра плоскими сварными каркасами стержни сваривают между

  • Обезжирьте прутки.
  • Очистите стержни от грязи, краски и неметаллических покрытий.
  • Освободите поверхность от отслаивающегося налета ржавчины, используя металлическую щетку.

Бытует мнение о целесообразности увлажнения арматурных стержней водой за неделю до укладки и бетонирования. В результате она покроется ржавчиной, и к ней сильней будет прилипать раствор бетона. Специалисты подтверждают, что присутствующая на поверхности прутков ржавчина, не имеющая отслоений, увеличивает коэффициент сцепления арматуры с раствором. Прутки с ржавой поверхностью эффективнее склеиваются бетонным составом, но, при этом, ржавых отслоений не допускается.

Стальные стержни, имеющие переменный профиль, обладают 3-кратным запасом сопротивления выдергиванию по сравнению с гладкой арматурой.

Подготовка бетонного раствора и заливка ригеля

Для приготовления бетонного раствора следует использовать следующие материалы:

  • Песок;
  • Щебень;
  • Цемент.

На одну часть цемента нужно добавить 2 части песка и 4 части щебня, после чего замесить с водой до консистенции сметаны.

Чтобы получить сырье высокого качества, в надежности характеристик которого можно быть уверенным, строительные компании заказывают готовый товарный бетон с доставкой на строительную площадку. Доставка осуществляется при помощи автобетоносмесителей с вращающимися барабанами. Заказ товарного бетона позволяет исключить вероятность повышения удобоукладываемости готовой смеси путем долива воды, что снижает качество продукции.

Заливать смесь нужно непрерывно, пока вся форма не будет полностью заполнена. Затем, с помощью вибратора затрамбовать полученную массу.

Снимать боковые щиты с ригеля можно через 2 недели. Нижнюю опору стоит продержать еще 2 недели. После этого необходимо провести инструментальную проверку качества полученного материала. Если требуемые результаты удовлетворительны, то ригель можно подвергать нагрузкам.

Особенности усиления

Усиление арматурными стержнями осуществляют с применением продольных и поперечных прутков арматуры с последующей сваркой или вязкой. Выполняя вязку каркасов, применяйте арматуру с Г-образным изгибами.

Производя армирование балок, соблюдайте следующие требования:

  • применяйте прутки диаметром более 10 миллиметров для продольного армирования;
  • используйте в качестве ненапрягаемых арматурных прутков стальные стержни, диаметром не менее 12 мм, для вязаных каркасов, предназначенных для опор, высотой более 40 сантиметров;
  • обеспечьте интервал между продольными силовыми элементами каркаса не меньше 25 миллиметров – для стержней нижнего уровня, и 30 мм – для прутков верхнего слоя.

Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты

В зависимости от изменения класса бетона, из которого изготавливаются изделия, изменяется диаметр продольных прутков. Для арматуры, имеющей прочность 500 МПа, ее размер в диаметре должен быть:

  • 16 мм
    – для легкого бетона класса В12.5 и ниже.
  • 25 мм
    – при армировании массива класса В15-В25.
  • 32 мм
    – при усилении состава категории В30 и выше.

Если выполняется усиление балок из ячеистых составов класса ниже В10, допускается уменьшение диаметра продольно расположенных прутков – меньше 16 миллиметров.

Выполнение отгибов

К местам стыков и расположения отгибов стержней предъявляются специальные требования, так как они определяют прочностные характеристики. Определяя место загиба прутка, соблюдайте рекомендации:

  • выдерживайте величину интервала от загиба до внешней поверхности (не более 50 миллиметров);
  • не применяйте короткие прутки, имеющие один наклонный участок и свободно расположенные в каркасе («плавающие» стержни);
  • обеспечьте величину угла изгиба к оси изделия на уровне 45 градусов. Допускается увеличение для высоких конструкций (более 80 см высотой) значения угла до 60 градусов, а для низких, работающих при точечных усилиях, уменьшение до 30 градусов;

При размещении отгибов надо следить, чтобы на участке, где их ставят по расчету, в любом сечении, нормальном к оси балки, был по крайней мере один отгиб

  • производите отгиб на одном продольном прутке в каждой из плоскостей каркаса изделия, имеющего ширину меньше 20 сантиметров. При увеличении ширины изделия загните не менее 2-х прутков в каждой плоскости;
  • располагайте отогнутые части стержней симметрично относительно оси;
  • определяйте расчётным путём интервал между наклонными участками прутков, расположенных в разных плоскостях каркаса.

Монтаж ригелей

Для того чтобы установить несущий элемент, потребуются кран и стропы. На нем имеются специальные металлические петли, которые называются монтажными. При возведении каркасных сооружений установка изделий начинается с нижнего яруса (иногда это цокольный этаж), затем постепенно осуществляется переход к верхним секциям.

Опорой для конструкций служат консоли колонн, специальные столики, ЖБ-подушки. Для точной установки необходимо совместить ось горизонтального элемента и колонны. Площадки опирания должны быть одинаковыми с обеих сторон, чтобы изделие располагалось строго по центру. После корректировки и проверки положения стыки свариваются. Затем для достижения монолитности конструкции узел сопряжения заливается бетонной смесью.

Специфика поперечного армирования

Производя поперечное усиление каркаса, выполняйте следующие требования:

  • Применяйте вертикальные элементы усиления, если высота балки составляет более 15 сантиметров.
  • Не устанавливайте поперечную арматуру, если высота меньше 15 сантиметров.
  • При наличии одного продольного стержня арматуры или сварной сетки, строительные нормы допускают отсутствие поперечных прутков.
  • Вычисляйте расчетным методом, учитывающим особенности сварки каркаса, значение диаметра расположенных в поперечной плоскости стержней.

Соблюдение величины защитного слоя

Выдерживание необходимого значения защитного слоя, представляющего собой интервал от арматуры до внешней поверхности изделия, позволяет предохранить каркас от проникновения влаги и обеспечить оптимальный режим работы в бетонном массиве. Кроме того, защитный слой определяет огнестойкость конструкции.

Для балок, предназначенных для установки в фундаментах и сборных конструкциях, значение не должно быть меньше диаметра арматуры и составляет 30 миллиметров.

Фиксированный размер величины слоя обеспечивается путем применения специальных подкладок и пластиковых фиксаторов, обеспечивающих неподвижность каркаса и необходимое положение при заливке бетона. Если бетонные изделия имеют сечение меньше 250 мм, то размер защитного слоя для поперечного армирования составляет один сантиметр. При большем размере сечения достаточно полтора сантиметра для обеспечения защитного интервала.

Ошибки при усилении

В процессе армирования бетонных конструкций имеют место нарушения технологии армирования, вызывающие снижение прочности бетонных изделий. Выполняя работы, обратите внимание на следующие моменты:

  • Не допускается применять вместо рабочей арматуры трубы изделия из алюминия, отходы промышленного производства, проволоку и некондиционный металл произвольной конфигурации. Применение указанных материалов, не обладающих необходимыми эксплуатационными характеристиками, вызовет деформацию бетона и его растрескивание.
  • Запрещается нагревать участки загибов автогеном, применять болгарку, надпиливая деформируемые участки. Это вызывает ослабление стержней и приведет к непоправимым последствиям под воздействием усилий. Все операции по загибу прутков производятся без искусственного нагрева.
  • Прутки усиления класса А-III сгибаются на угол не более 90 градусов с применением специальной оправки, радиус которой равен 5-кратному размеру сечения арматуры. Выполнение загиба на развернутый угол (180 градусов) уменьшает прочность конструкции на 10 процентов.

Леонид Скорук
К.т.н., доцент, старший научный сотрудник НП ООО «СКАД Софт» (г. Киев).

В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет). В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал/стоимость конструкции». В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания и т.д.

Это нужно понимать при проектировании монолитных конструкций и не идти на поводу у заказчиков, далеких от инженерного дела и желающих в первую очередь оптимизировать свои расходы на строительство.

Как известно, чтобы обеспечить необходимую прочность и устойчивость здания или сооружения, следует провести соответствующие расчеты и подобрать необходимое количество арматуры для восприятия действующих нагрузок. При этом в конструкциях должны быть соблюдены требования как по 1­й (прочность, устойчивость), так и по 2­й группе (прогибы, ширина раскрытия трещин) предельных состояний.

В практике проектирования сформировался определенный условный параметр, по которому можно оценить затраты металла в конструкции: содержание арматуры в бетоне (как правило, берут вес всей арматуры в конструкции — продольной и поперечной — и делят на объем ее бетона, получая параметр в килограммах на кубический метр (кг/м3)).

При этом в действующих строительных нормах такой параметр напрочь отсутствует и никоим образом не регламентируется. В нормативах указывается только необходимость обеспечить в сечении элемента минимальный процент арматуры от площади бетона (min 0,05­0,25%) и опосредованно рекомендован оптимальный процент армирования в конструкциях на уровне примерно 3% (это опять же отклик оптимизации для сборных конструкций).

До какой­то степени величина содержания арматуры в конструкциях отражена в некоторых сметных нормативах . Там величина арматуры в бетоне находится в пределах 190­200 кг/м3 — опять же без привязки к различным изменчивым исходным данным.

Для оценки величины содержания арматуры в бетоне монолитных конструкций проведем небольшой численный эксперимент. Возьмем для примера фрагмент плиты размерами в плане 1,0×1,0 м с двумя арматурными сетками у каждой грани, имеющими шаг стержней 100×100 мм, и проследим изменение содержания арматуры в бетоне в зависимости от изменения некоторых исходных параметров: толщины плиты и диаметра арматуры (рис. 1).

Рис. 1. Содержание арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитного фрагмента площадью 1 м2 при различных исходных данных: а — при разных диаметрах арматуры; б — при разных толщинах плит

Рис. 2. Интерфейс программы SCAD++. Постпроцессор «Железобетон», режим «Экспертиза железобетона»

Как видно из приведенных данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления и т.п.) величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м3. При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.

Таблица 1. Факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры

Фактор

Следствие

Инженерно­геологические условия строительной площадки

Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный)

Шаг сетки несущих вертикальных элементов

Пролет плит, их толщина (жесткость)

Размеры сечения колонн/пилонов/стен

Удельный вес арматуры в бетоне

Класс бетона и арматуры

Расход арматуры в сечении

Довольно трудоемкую и рутинную работу по определению содержания арматуры в бетоне для некоторых отдельных элементов и всего сооружения в целом на начальном этапе проектирования (еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ) с довольно высокой точностью можно выполнить в программе SCAD++. В режиме «Экспертиза железобетона» постпроцессора «Железобетон», используя операцию Вес заданной арматуры (рис. 2), можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но заодно (что очень важно) и проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.

При этом нужно помнить, что программа считает расход:

  • арматуры без учета ее нахлеста и загибов, которые могут добавлять в реальный расход арматуры около 15­20%;
  • бетона с учетом пересечения элементов, поскольку стыковка элементов происходит по оси стержневых и срединной плоскости плитных элементов (увеличение около 5­10%).

Суммарный расход арматуры и бетона в любом здании зависит от многих факторов, которые можно в некоторой степени скорректировать на начальной стадии расчета и проектирования. Основные факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры в конструкциях и зданиях, приведены в табл. 1.

Таблица 2. Содержание арматуры в бетоне для разных типов зданий

Тип здания

Элемент здания

Расход, кг/м3

а) 22­этажное здание на сваях
(шаг колонн/пилонов 6,0 м)

Сваи

Фундаментная плита

Вертикальные несущие элементы

Плиты перекрытия

Всего по зданию

б) 10­этажное здание на сваях
(шаг пилонов 3,4­3,6 м)

Сваи

Фундаментная плита

Вертикальные несущие элементы

Плиты перекрытия

Всего по зданию

в) 8­, 9­этажное здание на плите
(шаг пилонов 4,5­4,8 м)

Фундаментная плита

Вертикальные несущие элементы

Плиты перекрытия

Всего по зданию

г) 2­этажное здание на сваях
(шаг колонн/стен 4,5­8,0 м)

Сваи

Фундаментная плита

Вертикальные несущие элементы

Плиты перекрытия

Всего по зданию

В табл. 2 на различных типах реальных зданий и сооружений показано, насколько изменчивой может быть величина содержания арматуры в бетоне и как она зависит от различных исходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и т.д.

Более точно содержание арматуры в бетоне можно определить по формуле:

, где  

Са — содержание арматуры в бетоне для всего здания, кг/м3;

Сэ — содержание арматуры в бетоне для отдельных конструктивных элементов (фундаментная плита, плиты перекрытия и т.д.), кг/м3;

Υ э — удельный вес бетона отдельных конструктивных элементов в общем объеме бетона здания, %;

n — общее количество конструктивных элементов здания.

Выводы

Всё вышесказанное дает основания утверждать, что содержание арматуры в бетоне (кг/м3)
для монолитных конструкций не является величиной постоянной и в большой степени зависит от меняющихся выходных данных — типа фундамента, шага несущих вертикальных элементов, толщины элементов, этажности здания, величины нагрузки и многих других факторов.

Величина содержания арматуры в бетоне конструкций является сугубо индивидуальной характеристикой каждой конкретной конструкции и должна базироваться на соответствующих прочностных расчетах, быть следствием этих расчетов, а также отвечать конструктивным требованиям, предъявляемым к данному типу конструкции.

С помощью новых функций, реализованных в 21­й версии программы SCAD++, появилась возможность на начальном этапе проектирования (стадия расчетной схемы) оперативно получить данные о расходе бетона и арматуры как для отдельного элемента, так и для всего здания в целом. На основании полученных данных проектировщик при необходимости принимает решение об изменении конструктивной схемы здания и оценивает, насколько эти изменения влияют на содержание арматуры в бетоне. В предыдущих версиях ПК SCAD такая задача тоже решалась, но гораздо более трудоемко, и при этом она требовала от проектировщика очень много времени на выполнение большого количества рутинных операций.

Литература:

  1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (Актуализированная редакция СНиП 52­01­2003).
  2. СП 52­101­2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
  3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций и тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52­101­2003).
  4. ГЭСН 81­02­06­2001.
  5. ФЕР 06­01­001­17. 

Арматуру из вязанных сеток и каркасов или отдельных стержней следует устанавливать с соблюдением основных правил действующих технических условий:

  • сварные стыки стержней арматуры из стали с холодной обработкой располагают так, чтобы площадь стержней, стыкуемых в одном сечении, не превышала 25% общей площади рабочей арматуры;
  • стержни арматуры в местах пересечения сваривают или скрепляют проволокой;
  • хомуты каркасов колонн и балок располагают перпендикулярно рабочей арматуре;
  • пересечения стержней с углами хомутов сваривают или связывают полностью, пересечения с прямыми участками – полностью или в шахматном порядке;
  • крюки угловых стержней при стыковании продольной арматуры колон внахлестку устанавливают под углом 45о к опалубке, крюки промежуточных стержней – под углом 90о;
  • концы хомутов каркаса колонн должны быть загнуты внутрь колонн; длина крюков не менее 60 мм для стали диаметром до 8 мм и не менее 80 мм для стали диаметром более 8 мм;
  • стыки (замки) хомутов колонн располагают вразбежку;
  • расстояния в свету между стержнями рабочей арматуры горизонтальных и наклонных элементов должны быть не меньше диаметра стержней, но больше 25 мм для нижней арматуры и 30 мм – для верхней.

Стыкование сваркой рабочих стержней из горячекатаной стали гладкого и периодического профиля производят встык (реже), внахлестку или с накладками  (рис. 1).

Рис. 1. Стыковка арматурных стержней с помощью сварки: а, б, г, д — с накладками; в — внахлестку; 1 — стыкуемые стержни; 2 — на-кладки из арматурных стержней того же диаметра; 3 — накладки из уголка; 4 — сварной шов

Нас стыковании сварных сеток из гладких стержней на длине стыка должно быть расположено не менее 3-х стержней распределительной арматуры. При стыковании сеток из стержней периодического профиля в рабочем направлении (в растянутой зоне) приварка стержней в пределах стыка не обязательна, но требует увеличения длины нахлестки на 5 диаметров.

Стыки сварных сеток в нерабочем направлении выполняют внахлестку, причем расстояние между осями крайних рабочих стержней должно быть не менее 50 мм, при диаметре распределительной арматуры до 4 мм, и не менее 100 мм – при больших диаметрах.

Сетки, оканчивающиеся на свободном поле, должны иметь хотя бы один поперечный стержень, расположенный за гранью поля.

Примеры стыковки арматурных сеток внахлестку без сварки представлены на рис. 2.

Рис. 2. Стыковка арматурных сеток внахлестку без сварки: а) из сеток гладких стержней; б) сеток из стержней периодического профиля; в в нерабочем направлении перепуском; г) в рабочем направлении с дополнительной сеткой

Вязка стержней арматуры осуществляется внахлестку в 3-х местах отожженной вязальной проволокой диаметром 1,6-1,8 мм или с помощью пластмассовых фиксаторов. Для ручной вязки арматуры применяют различные приспособления: кусачки, специальные крючки и т.п. (рис. 3).

Рис. 3. Приспособления для вязки арматуры: крючок, кусачки и пистолет для вязки

В современном строительстве в дополнение к широко применяемым методам соединений арматуры (электросваркой и/или вязкой проволокой) добавился  метод с использованием механических  соединений арматурных стержней. Механические соединения арматурных стержней подразделяются на два основных вида:

  • Соединения с применением обжимных муфт (рис. 4);
  • С применением резьбовых муфт (рис. 5):
    • с цилиндрической резьбой;
    • с конической резьбой.

Рис. 4. Стыковка арматуры с помощью обжимных муфт:
а, б -схема соединения до и после обжатия; в — пресс арматурный; г — толстостенные обжимные муфты для арматуры; д — внешний вид соединения.

Резьбовые муфт для соединения арматуры дают возможность обеспечения дополнительной прочности конструкции, а также экономия материала (до 20%). Технология также повышает сейсмостойкость и долговечность ЖБИ, одновременно уменьшая нагрузку на фундамент. Качественные соединительные муфты для арматуры позволяют сократить время монтажа, заметно снизив общие сроки строительства.

Рис. 5. Стыковка арматуры с помощью муфт:
а — внешний вид резьбового муфтового соединения; б -муфта соединительная для арматуры с параллельной резьбой; в — муфта для соединения арматуры мс конической резьбой; г — безрезьбовые механические муфты

При армировании и в процессе бетонирования конструкций необходимо строго соблюдать толщину защитного слоя, которая, прежде всего, зависит от вида конструкции. Для обеспечения защитного слоя между арматурой и опалубкой устанавливают прокладки из бетона, пластмассы и других материалов (рис. 6). Крепление арматуры к опалубке  показано на рисунке 7.

Рис. 6. Виды фиксаторов для обеспечения защитного слоя бетона: I — пластмассовые фиксаторы; II — закладные элементы стеклофибробетонныеРис. 7. Схема установки фиксаторов защитного слоя арматуры к опалубке колонн (а): 1 — контур устанавливаемой опалубки; 2 — пластмассовый фиксатор защитного слоя арматуры;3 — арматурный каркас; 4 — арматурный фиксаторограничитель;
к опалубке стен (б): 1 — опалубочный щит, 2— струбцина, 3 — фиксаторы, установленные в шахматном порядке для создания защитного слоя бетона, 4 — струбцина для устранения осевого смещения свариваемых стержней

Толщину защитного слоя бетона для арматуры при отсутствии указаний в проекте следует принимать по данным табл. 1.

Таблица 1. Толщина защитного слоя бетона

Доставку арматурных элементов и заготовок на строительные объекты осуществляют специализированным автотранспортом с соблюдением мер против деформации и порчи арматуры. Если длина заготовок на 1.5 – 2 м превышают длину кузова автомобиля, то применяют специализированные прицепы.

Арматурную сталь следует хранить в закрытых складах по профилям, классам, диаметрам на стеллажах (рис. 8), кассетах, бункерах, штабелях со свободными проходами Допускается хранение под навесом и не допускается хранение на земляном полу или вблизи агрессивных химических веществ.

Рис. 8. Хранение арматуры Укрупнительную сборку и монтаж арматуры производят специализированные звенья арматурщиков или реже рабочие комплексных бригад, имеющих смежные профессии (например, арматурщик – бетонщик, арматурщик – слесарь строительный).
Целью укрупнительной сборки является уменьшение затрат труда, в том числе и за счет сборки пространственных каркасов из плоских, на нулевой отметке. Работы в этом случае проводятся в зоне действия монтажного крана.

Строповку арматурных элементов во избежание деформации производят в строго определенных точках (рис. 9).

Рис. 67. Схема строповки арматурных заготовок:
а — арматурная сетка стены; б — вертикальный каркас; в сетка в рулонах; г — сетка плиты; д горизонтальные каркасы; е — стержневой арматуры; ж — строповка обвязкой «на удав»; обвязкой стропами СКК;
1 — сетка стены; 2 — двухконцевая траверса; 3 — армокаркас колонны; 4 — двухветвевой строп; 5 — сетка плиты; 6 — четырехконцевая траверса; 7 — горизонтальный армокаркас.

Крупноразмерные каркасы столбчатых фундаментов и подколонников монтируют с помощью кранов самобалансирующимися стропами, которые переводят армокаркас из горизонтального положения в вертикальное без деформаций (рис. 10).

Рис. 10. Технологическая схема установки тяжелых каркасов фундаментов:
а — схема монтажа, б — схема строповки; 1 — каркас, 2 — блок вспомогательного крюка, 3 — самобалансирующаяся траверса, 4 — монтажный кран, 5 — расчалки

Армокаркасы колонн (рис. 11) монтируют, как правило, до установки опалубки (возможен монтаж нежестких каркасов в некоторых случаях и после установки опалубки). Нижнюю часть рабочих стержней сваривают или связывают со стержнями, выпущенными над фундаментом или нижестоящей колонной. Вязка арматурного каркаса непосредственно на проектной отметке выполняется также до установки опалубки.

Рис. 11. Технологическая схема монтажа арматурных каркасов колонн:
а — установка каркаса в проектное положение с выверкой раскосами, б — то же, в опалубку из двух щитов; в — то же, в опалубку из трех щитов, г — при полностью смонтированной опалубке; 1 — арматурный каркас, 2 — раскосы для выверки и временного крепления, 3 — щиты опалубки, 4 — выпуски арматуры, 5 — съемный щит для устройства стыков арматуры, 6 — строповочное устройство

Если арматурные сетки для стен жесткие, то их устанавливают до опалубочных работ, если недостаточная жесткость, то сетки можно устанавливать после монтажа опалубки, по крайней мере, с одной стороны стены.

Плиты железобетонных перекрытий армируют, как правило, сварными сетками, которые укладывают по опалубке в направлении, указанном в проекте. На опорах сетку укладывают на верхнюю арматуру балок в пролете на опалубку.

При армировании ребристых перекрытий в первую очередь устанавливают армокаркасы балок и ригелей, а затем сетки плит.

При возведении монолитных многоэтажных зданий сначала армируют стены в пределах этажа, а потом перекрытие. Связь арматуры по этажам осуществляется выпусками вертикальных стержней длиной 20 – 30 см.

При изготовлении предварительно напряженных конструкций производят натяжение арматуры с целью исключения в бетоне растягивающих напряжений.

Существует два метода натяжения арматуры: «на бетон»  и «на упоры».  В зависимости от метода выбирают способы натяжения механический, электротермический или электротермомеханический. Чаще высокопрочную стержневую арматуру диаметром 8-22 мм натягивают электротермическим способом, а диаметром 25-40 мм механическим.

Механический способ (рис.12, 13) предполагает применение гидравлических домкратов, лебедок и т.п. механизмов. Электротермическое натяжение основано на удлинении арматурных элементов при их нагревании за счет пропуска электрического тока. Электротермомеханический способ – комбинированный, в котором часть натяжения арматуры создается механически, а другая часть – электротермически.

Рис. 12. Стандартная система для натяжения арматуры:
а — последовательность действий б — инструменты: электронасос и домкрат

Натяжение осуществляют ступенями по 3– 5 МПа. При достижении в арматуре напряжения на 10 % больше проектного, ее выдерживают в течении 5 мин, а затем напряжение снижают до проектного значения и закрепляют напряженную арматуру.

Для натяжения применяют стержневую арматуру периодического профиля, высокопрочную проволоку в виде прядей, канатов и пучков.

Натяжение арматуры «на бетон» осуществляют, как правило, механическим способом с помощью гидравлических домкратов. Натяжение передается на бетон концевыми групповыми или индивидуальными анкерами. Этот метод используют в основным при изготовлении индивидуальных конструкций большого пролета. При длине напрягаемой арматуры более 10 м ее натягивают с двух концов одновременно. Для создания монолитной конструкции и защиты арматуры от коррозии ее помещают в каналы, устраиваемые при бетонировании конструкций, напрягают и с помощью растворонасоса или пневмонагнетателя нагнетают высокопрочный цементный раствор (инъецируют каналы). Для образования каналов в подготовленную для бетонирования конструкцию устанавливают каналообразователи (стальные трубы, резиновые рукава, стальные тонкостенные гофрированные трубки и т.п.), диаметр которых на 10-15 мм больше диаметра напрягаемой арматуры. Во избежание сцепления с бетоном их проворачивают вокруг оси через каждые 10-15 мин, а через 2-3 часа после окончания бетонирования извлекают из конструкции.

Инъецирование каналов осуществляют высокопрочным раствором не ниже М300 на цементе М400-М500 и чистом песке. Нагнетание ведут непрерывно с начальным давлением около 0,1 МПа и последующим повышением до 0,4 МПа. Прекращают инъецирование, когда раствор начнет вытекать с другой стороны канала.

Натяжение арматуры «на упоры» выполняют до бетонирования конструкции. Упоры располагают вне конструкции. После достижения бетоном необходимой прочности на него передается усилие предварительного напряжения за счет сцепления арматуры с бетоном.

При этом способе возможно использование всех трех вышеназванных способов натяжения, но наиболее предпочтителен электротермический, который заключается в нагревании арматуры электрическим током.

Рис. 13. Оборудование для производства напряженного железобетона

Контроль качества при производстве арматурных работ

Приемочный контроль арматурных элементов включает проверку их установки, величины защитного слоя и допускаемых отклонений.
Установленные арматурные элементы должны соответствовать нормативным параметрам (табл. 2).

Таблица 2. Допускаемые отклонения при устройстве арматурных элементов Стыковые соединения стержней, выполненных ванной или ванно – шовной сваркой, а также тавровые соединения закладных деталей частично или полностью проверяют с помощью ультразвуковой дефектоскопии с возможным последующим просвечиванием сомнительных участков рентгеновскими или гамма–лучами.

В сварных швах допускаются следующие дефекты:

  • в соединениях, доступных для сварки с двух сторон непровары глубиной до 5% толщины металла, но не более 2 мм;
  • в соединениях, доступных для сварки с одной стороны без применения подкладок – непровары глубиной до 16% толщины металла, но не более 3 мм;
  • шлаковые включения или одиночные и групповые поры размером не более 10% толщины металла и не более 3 мм;
  • цепочка шлаковых включений при суммарной длине не более 200 мм на 1 м шва;
  • шлаковые включения или одиночные и групповые поры не более 5 шт. на 1 см2 шва.

Арматурные работы относятся к числу скрытых, поэтому их приемка оформляется актами на скрытые работы.

Техника безопасности при производстве арматурных работ

Заготовка и обработка арматуры должна выполняться в специально оборудованных местах.

При заготовке арматуры необходимо:

  • ограждать места, предназначенные для разматывания бухт и выпрямления арматуры;
  • складывать заготовленную арматуру в специально отведенных местах;
  • закрывать щитами торцевые части арматурных элементов в местах проходов шириной до 1 м;
  • при резке арматуры на отрезки длиной до 0,3 м применять приспособления, предупреждающие их разлет;
  • ограждать рабочее место при обработке стержней, выступающих за габариты верстака, а если верстак двусторонний, то разделять его посередине продольной металлической сеткой высотой не менее 1 м.

При установке арматуры вертикальных конструкций (колонны, стены и др.) необходимо через каждый 2 м по высоте устраивать подмости с ограждением высотой не менее 0,8 м.

Передвижение по горизонтально уложенным сеткам разрешается только по специальным ходовым доскам, установленным на козелки.

При выполнении работ по натяжению арматуры необходимо:

  • устанавливать в местах прохода рабочих защитные ограждения высотой не менее 1,8 м;
  • оборудовать устройства для натяжения арматуры сигнализацией;
  • не допускать нахождения людей на расстоянии ближе 1 м от арматурных стержней, нагреваемых электрическим током.

При производстве арматурных работ запрещается:

  • находиться на незакрепленных окончательно арматурных конструкциях;
  • производить какие-либо работы, стоя на арматурных хомутах или стержнях конструкции и перемещаться по ним.

По материалам: Разработка технологической карты на монолитные работы : учеб.-метод. пособие / А. Н. Василенко, Д.А. Казаков, И.Е. Спивак, А.Н. Ткаченко; Воронеж. гос. техн. ун-т. Воронеж, 2017