К атегория: Арматурные работы

Установка напрягаемой арматуры

При изготовлении предварительно напряженных конструкций используют арматуру из высокопрочной стали: горячекатаную классов A-IV и A-V; термически упрочненную Ат-V, At-VI, At-VII ; углеродистую холоднотянутую проволоку Bp-II, B-II, арматурные канаты классов К-7 и К-19. Используют два метода натяжения арматуры: на упоры и на бетон.

Натяжение на упоры применяют при изготовлении сборного железобетона. Напрягаемую арматуру при этом натягивают и фиксируют на силовом поясе форм или специальных упорах, вынесенных за пределы форм. Натяжение производят механическим (с применением гидравлических домкратов) или электротермическим способом. При изготовлении железобетонных предварительно напряженных конструкций в силовых формах чаще всего используют электротермический способ натяжения, реже-гидравлическими домкратами. При электротермическом способе арматурные стержни нагревают путем пропускания тока, в результате чего стержни удлиняются. Затем в горячем состоянии их укладывают на упоры формы. В процессе остывания стержни укорачиваются (натягиваются).

Закрепляют стержневую напрягаемую арматуру концевыми анкерами (рис. 83) в виде инвентарных зажимов, опрессованных в холодном состоянии шайб, приваренных коротышей (для арматуры из сталей всех классов диаметром до 22 мм), спиралей и так называемых высаженных головок, получаемых в результате нагревания конца стержня с последующим сплющиванием его (для арматуры диаметром до 40 мм из стали классов A-IIIB , A-IV, A-V, Ат-V, At-VI). Для арматуры диаметром 8… 14 мм из стали классов A-V, Ат-V, At-VI, At-VII применяют спиральные анкеры из горячекатаной аоматупы к.лясся A-I В качестве янкепных устройств для канатов используют опрессованные стальные гильзы и специальные зажимы.

Рис. 1. Арматурные опалубочные блоки перекрытий: 1 - железобетонная плита, 2 - арматурный каркас

Рис. 2. Концевые анкеры напрягаемых арматурных стержней: 1 - стержень, 2 - опрессованная шайба, 3 - высаженная головка, 4 - опорная шайба, 5 - коротыши, 6-инвентарный зажим СЗ-16-25, 7 - спиральный анкер

После того как конструкция забетонирована и бетон достиг проектной прочности, арматуру освобождают от зажимов и сжимающие усилия передаются непосредственно на бетон.

Натяжение на бетон применяют при изготовлении конструкций в построечных условиях. Первоначально бетонируют конструкцию, а затем на бетон, набравший проектную прочность, производят натяжение арматуры.

В балочных конструкциях пролетных строений мостов, плитах перекрытий, монолитных поясах и стенах для установки напрягаемой арматуры устраивают специальные каналы. Для этого перед бетонированием в опалубках устанавливают каналообразователи в виде резиновых, пластмассовых или стальных шлангов с проволочным сердечником, а также стержней с наружной проволочной обмоткой. Во избежание сцепления с бетоном каналообразователи при длине канала до 6 м через каждые 20…30 мин после бетонирования поворачивают вокруг оси, а через 3…4 ч извлекают. В крупноразмерных конструкциях каналообразователи выполняют в виде гофрированных металлических трубок, которые оставляют в бетоне.

Рис. 3. Арматурный пучок с гильзовым (а) и гильзостер-жневым (б) анкером и полуавтоматическим зажимом (в): 1 - шаблон для образования пучка, 2 - арматурная прядь, 3 - гильза, 4 - гайка, 5 - анкерный стержень, 6-зажимные губки, 7 - пружина, 8 - шайба, 9 - хвостовик

После достижения бетоном проектной прочности в каналы пропускают арматуру в виде пучков высокопрочной проволоки, канатов или стержней. Затем один конец арматуры с помощью цангового зажима закрепляют в торце канала, а другой запрессовывают в стаканный анкер и муфтой соединяют с гидравлическим домкратом. При длине более 10 м напрягаемую арматуру натягивают одновременно с двух концов двумя домкратами.

Для обеспечения монолитности конструкции и защиты напряженной арматуры от коррозии в каналы с помощью специальных инъекторов нагнетают раствор безусадочных или расширяющихся цементов, которые улучшают сцепление арматуры со стенками каналов.

Для натяжения арматуры применяют гидродомкраты одиночного и двойного действия. Гидравлическими домкратами одиночного действия (рис. 85, а) натягивают пучки арматуры с гильзо-стержневыми и гильзовыми анкерами и стержневую арматуру с резьбовым захватом.

Натяжение арматуры производят следующим образом. Соединяют анкерующее устройство с захватом домкрата. С помощью регулировочных устройств устанавливают домкрат так, чтобы его упорная часть плотно соприкасалась с торцовой частью конструкции. В правую часть цилиндра подают рабочую жидкость из гидросистемы, поршень смещается влево, натягивая арматуру. По достижении необходимой степени натяжения шайбу завинчивают до упора с распределительной прокладкой. На этом цикл натяжения заканчивается, снижают давление в правой части гидроцилиндра и освобождают захват от стержня.

Рис. 4. Гидравлические домкраты одиночного (а) и двойного (б) действия: 1 - цилиндр, 2,3 - поршни, 4 - шток, 5 - захват, 6 - арматура, 7-прокладка, 8- шайбы, 9-обоймы для крепления арматуры, 10 - пробка

Гидравлические домкраты двойного действия (рис. 85, б) используют для натяжения пучков арматуры с использованием клиновых анкеров. Гидродомкрат представляет собой цилиндр /, внутри которого помещен второй цилиндр, выполняющий роль поршня 3. Основной цилиндр снабжен обоймой 9 с клиновыми пазами, в которых с помощью клиньев закрепляют натягиваемые проволоки. С помощью гидронасоса рабочая жидкость подается из резервуара в левую часть цилиндра, перемещая цилиндр влево относительно неподвижного поршня. Когда усилие станет равным расчетному, поступление жидкости в левую часть цилиндра автоматически прекращается и она начинает поступать в правую часть. При этом начинает движение шток, который расклинивает напрягаемую проволоку стальной пробкой. На этом цикл натяжения заканчивается. После снятия гидродомкратов выступающие части арматуры срезают.

Натягивают арматуру плавно, увеличивая силу натяжения ступенями по 3…5 /кН, доводят ее до значения, превышающего расчетное на 5%. Затем ее снижают до требуемых значений, после чего закрепляют арматуру. Для выполнения работ по натяжению арматуры промышленность выпускает натяжные установки, которые включают в себя гидравлические домкраты СМЖ-82А, СМЖ-84А, ДГ-100-2, ДГ-200-2, СМЖ-7Ж8.01 и насосные станции, расположенные на тележке. Гидравлические домкраты выпускают с усилием 600, 800, 1500 и 2000 кН.

Для производства предварительно напряженных конструкций в заводских условиях применяют установку СМЖ-737. Она предназначена для натяжения стержней арматуры и состоит из гидравлического домкрата СМЖ-82А и насосной станции СМЖ-737.01. Гидродомкрат соединяют с насосной станцией шлангами высокого давления и подвешивают с помощью тали к монорельсу. Насосную станцию размещают на тележке, она состоит из насоса, электродвигателя, системы трубопроводов и контрольно-измерительной аппаратуры.

Натяжение стержневой арматуры осуществляют следующим образом. Арматурный стержень одним концом закрепляют на форме, а на другой конец навертывают анкерную гайку, которую закрепляют в захвате домкрата. Масло под давлением подается в штоковую полость гидроцилиндра и перемещением поршня производится натяжение арматурного стержня до заданной величины. Силу натяжения контролируют по манометру.

Для безопасного ведения работ по натяжению арматуры натяжные устройства снабжают защитными экранами, выполненными из нескольких слоев досок толщиной 60…80 мм.

Гидравлические домкраты перед применением должны быть протарированы с тем манометром и насосной станцией, которые будут использованы в производственных условиях.

Контролируют натяжение арматуры по удлинению арматурных стержней или прядей и по показаниям манометра. Силу натяжения определяют по показаниям манометра. От точности натяжения арматуры зависит степень предварительного напряжения бетона и в конечном счете надежность работы конструкции при эксплуатации. Манометры необходимо тарировать вместе с гидродомкратами или насосными станциями не реже одного раза в три месяца и после каждого ремонта.

Силу натяжения арматуры контролируют специальными приборами (ПРО-V, ПИН, ИПН), которые измеряют силу оттягивания арматурного элемента или регистрируют собственную частоту колебаний напряженной арматуры.

При выполнении арматурных работ следует строго соблюдать требования техники безопасности.

Заготовку арматуры выполняют в специально предназначенных и оборудованных местах. Рабочие места, предназначенные для растяжения бухт и выпрямления арматуры, а также для обработки стержней, выступающих за габариты верстака, ограждают.

Рис. 5. Устройство для натяжения стержневой арматуры СМЖ-737: 1 - насосная станция, 2 - гидродомкрат, 3 - монорельс, 4 - шланг, 5 - насос, 6 - тележка

В местах общих проходов шириной менее 1 м торцовые части стержней арматуры закрывают щитами.

Рабочие места, предназначенные для натяжения арматуры, со стороны прохода ограждают; высота ограждения должна быть не менее 1,8 м; устройства для натяжения арматуры оборудуют сигнализацией, которая приводится в действие при включении привода натяжного устройства.

При монтаже арматуры на объекте руководствуются общими требованиями безопасности, обязательными при выполнении строительно-монтажных работ. Особое внимание уделяют мероприятиям по защите от поражения электротоком. Все сварочные трансформаторы заземляют. Рабочие должны иметь средства индивидуальной защиты (резиновые сапоги и перчатки, брезентовую спецодежду, защитные маски и т. п.).

Запрещается стоять на привязанных или приваренных хомутах или стержнях, находиться на опалубочных блоках до полного их закрепления.

- Установка напрягаемой арматуры

Сегодня многие продавцы продают ЖБИ изделия и подчеркивают, что они используют напряженную арматуру. Нередко встречаются такие термины, как «напрягаемая арматура» или «предварительно напряженная арматура». Так что же это такое? Как напрягают арматуру, зачем это нужно и в чем отличаются напрягаемая и ненапрягаемая арматура?

Все происходит в процессе создания ЖБИ изделия, когда арматуру только располагают в форме. Затем ее необходимо немного растянуть – это могут делать как домкратами, так и другими приспособлениями. Более эффективно получается использовать электричество: через арматуру пропускают очень большой ток, вследствие чего она нагревается и, следовательно, расширяется. Затем ее держат в таком состоянии достаточно долго, в течение всего цикла заливки и затвердевания бетона.

Натяжение напрягаемой арматуры

После чего предварительно напряженную арматуру отпускают, то есть снимают нагрузку: выключают ток или просто снимают напряжение домкратов. Моментально металл сжимается, но не до конца, так как ему мешает бетон. В результате на границе сред бетон и металл создается напряжение: металл хочет сократиться и частично делает это, а бетон пытается вернуть свое положение и растянуть металл снова.

Это позволяет ЖБИ изделиям иметь большую прочность на изгиб. При большом поперечном давлении бетон, который изначально находится в небольшом напряжении, наоборот, ослабевает, так как ему частично удается арматуру растянуть на изгибе, и приобретает необходимую марочную прочность.

Следует сказать, что предварительно напрягаемая арматура широко используется в огромном количестве железобетонных изделий, и сейчас ЖБИ без такого «скелета» представляют собой откровенное меньшинство.

Виды и классы

Рис.3.1.Армирование плиты

1 – рабочая арматура; 2 – конструктивная арматура

Гибкая арматура - обладает пластичностью, хорошей свариваемостью, высокими прочностью и пределом выносливости, достаточным порогом хладноломкости.

Свариваемость – равнопрочное соединение стальных арматурных стержней.

Прочность характеризуется пределом текучести – это предел, при котором растут пластические деформации стали без увеличения внешней нагрузки.

Условный предел текучести – это напряжение, соответствующее остаточным деформациям 0,2%.

Условный предел упругости – это напряжение, соответствующее остаточным деформациям 0,02%. При действии многократно повторяющейся нагрузки уменьшается, а разрушение становится хрупким. За предел выносливости принимают прочность, когда нет хрупкого разрушения при числе циклов n=1*10 5 .

Временное сопротивление – предельное сопротивление, когда происходит сужение образца (образование шейки) и разрыв.

Если в стальном стержне создать растягивающие напряжения , попадающие на диаграмме за площадкой текучести в область упрочнения материала, а затем стержень разгрузить, то диаграмма разгрузки получает вид прямой линии и стержень получает остаточные пластические деформации. При повторном загружении, поскольку пластические деформации стали уже выбраны, новая линия диаграммы сольется с линией разгрузки, оставаясь параллельной участку, характеризующему упругую работу материала. Однако перегиб линии диаграммы – начало новой площадки текучести – наступит уже при более высоком напряжении . Такие стали называют холоднодеформированными.

Рис. 3.2. Диаграммы при растяжении арматурной стали

а – с площадкой текучести («мягкая» сталь);

б – с условным пределом текучести («твердая» сталь)

Предел выносливости – это способность арматуры воспринимать длительное время знакопеременные напряжения.

Хладноломкость – это хрупкое разрушение при температуре ниже -30˚. При высоких температурах (~350º) снижается прочность.

Наибольшее внимание уделяется стержневой гибкой арматуре, что обусловлено её относительно высокими пластическими свойствами, обеспечивающих снижение в расчётных сечениях элементов опасной концентрации напряжений, вследствие их перераспределения. Малоуглеродистая стержневая арматура хорошо сваривается контактной стыковой или ручной дуговой сваркой, экономична, обладает наименьшей трудоёмкостью при армировании железобетонных конструкций

Способ изготовления и форма поверхности определяет вид арматуры. Различают арматуру:

1. Стержневую: горячекатаную, термоупрочнённую и термомеханически упрочнённую;

2. Проволочную: холоднотянутую обыкновенную и высокопрочную.

3. По начальному напряженному состоянию: напрягаемую и ненапрягаемую.

Горячекатаная арматура – это стальная арматура в виде отдельных стержней круглого, эллиптического, квадратного и других сечений.

Предпочтение отдают круглому сечению, потому что такая арматура наиболее технологична в изготовлении и не имеет острых углов, врезающихся в бетон и способствующих образованию трещин. Класс такой арматуры обозначают буквой А и римской цифрой в СНиПе 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» (чем больше цифра, тем выше прочность), в СП 52-01-2003 – обычными цифрами:

А-I (А 240) – гладкая;

А-II (А 300), А-III (А 400), А-IV (А600), А-V (А800), A-VI (А1000)– периодический профиль. Такая сталь не подвергается после проката упрочняющей термической обработке.

Ат-III (Ат 400), Ат-IV (Ат 600), Ат-V (Ат 800), Ат-VI (Ат 1000) – термически и термомеханически упрочнённая, т.е. подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке;

А-IIIв (А 400в)– упрочнённая вытяжкой.

Холоднотянутая арматура – это стальная проволочная арматура. Обозначают буквой В от слова «волочение».

Вр-I (Вр500) – периодического профиля;

В-II – гладкая высокопрочная;

Вр-II – высокопрочная рифлёная;

К-7, К-19 – проволочные канаты соответственно семи- и девятнадцатипроволочные и др.

Арматура периодического профиля – это арматура, на поверхности которой имеются часто расположенные кольцевые выступы, обеспечивающие надёжное сцепление с бетоном без устройства анкерных крюков на концах стержней.

Рис. 3.3. Виды арматуры периодического профиля

а – стержневая класса А300;

б – стержневая класса А500

Ненапрягаемая арматура – арматура, укладываемая без предварительного натяжения (напряжения).

В качестве ненапрягаемой арматуры преимущественно применяют сталь классов А400, А-600C, Вр 500, А240, А300, допускается применение А-600.

Ненапрягаемая арматура классов А240, А300, А400, Вр500, A-600С– сваривают контактной и дуговой сваркой

Напрягаемая арматура - преимущество сталь классов Ат-800, Ат-1000 в элементах длиной до 12 м, допускается также сталь классов А-600 , А-800, А-1000; при большой длине – сталь классов К-7, К-19.

По способу производства стыки стержней делятся на сварные, несварные (внахлёстку) , по месту изготовления – заводские и монтажные.

Несварные стыки менее экономичны, поэтому их применяют только для стыкования термически упрочнённой стержневой арматуры.

В зависимости от вида арматуры и условий изготовления применяют разные виды сварных стыков:

Контактные;

Ванные в инвентарной форме;

Внахлёстку;

Тавровые и т.д.

Сварные стыки выполняются в соответствии с ГОСТ. Стыки с накладками и внахлёстку применяют, если не удаётся точно подогнать торцы стыкуемых стержней. Сварные стыки можно размещать в любом месте стержня, однако рабочие стержни не рекомендуют сваривать в зонах наибольших усилий. Стыки с накладками в местах им насыщения бетона арматурой, дабы не мешать бетонированию.

Лекция № 3

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЖБК.

АРМАТУРА.

2. Виды и классы

Способ изготовления и форма поверхности определяет вид арматуры. Различают арматуру:

1. Стержневую: горячекатаную, термоупрочнённую и термомеханически упрочнённую;

Проволочную: холоднотянутую обыкновенную и высокопрочную.

По начальному напряженному состоянию: напрягаемую и ненапрягаемую.

Горячекатаная арматура – это стальная арматура в виде отдельных стержней круглого, эллиптического, квадратного и других сечений.

Предпочтение отдают круглому сечению, потому что такая арматура наиболее технологична в изготовлении и не имеет острых углов, врезающихся в бетон и способствующих образованию трещин. Класс такой арматуры обозначают буквой А и римской цифрой в СНиПе 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» (чем больше цифра, тем выше прочность), в СП 52-01-2003 – обычными цифрами:

А-I(А 240) – гладкая;

А-II(А 300), А-III(А 400), А-IV(А600), А-V(А800),A-VI(А1000)– периодический профиль. Такая сталь не подвергается после проката упрочняющей термической обработке.

Ат-III(Ат 400), Ат-IV(Ат 600), Ат-V(Ат 800), Ат-VI(Ат 1000) – термически и термомеханически упрочнённая, т.е. подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке;

А-IIIв (А 400в)– упрочнённая вытяжкой.

Холоднотянутая арматура – это стальная проволочная арматура. Обозначают буквой В от слова «волочение».

Вр-I(Вр500) – периодического профиля;

В-II– гладкая высокопрочная;

Вр-II– высокопрочная рифлёная;

К-7, К-19 – проволочные канаты соответственно семи- и девятнадцатипроволочные и др.

Арматура периодического профиля – это арматура, на поверхности которой имеются часто расположенные кольцевые выступы, обеспечивающие надёжное сцепление с бетоном без устройства анкерных крюков на концах стержней.

Рис. 3.3. Виды арматуры периодического профиля

а – стержневая класса А300;

б – стержневая класса А500

Ненапрягаемая арматура – арматура, укладываемая без предварительного натяжения (напряжения).

В качестве ненапрягаемой арматуры преимущественно применяют сталь классов А400, А-600C, Вр 500, А240, А300, допускается применение А-600.

Ненапрягаемая арматура классов А240, А300, А400, Вр500, A-600С– сваривают контактной и дуговой сваркой

Напрягаемая арматура - преимущество сталь классов Ат-800, Ат-1000 в элементах длиной до 12 м, допускается также сталь классов А-600 , А-800, А-1000; при большой длине – сталь классов К-7, К-19.

3. Стыкование ненапрягаемой арматуры

По способу производства стыки стержней делятся на сварные, несварные (внахлёстку) , по месту изготовления – заводские и монтажные.

Несварные стыки менее экономичны, поэтому их применяют только для стыкования термически упрочнённой стержневой арматуры.

В зависимости от вида арматуры и условий изготовления применяют разные виды сварных стыков:

Контактные;

Ванные в инвентарной форме;

Внахлёстку;

Тавровые и т.д.

Сварные стыки выполняются в соответствии с ГОСТ. Стыки с накладками и внахлёстку применяют, если не удаётся точно подогнать торцы стыкуемых стержней. Сварные стыки можно размещать в любом месте стержня, однако рабочие стержни не рекомендуют сваривать в зонах наибольших усилий. Стыки с накладками в местах им насыщения бетона арматурой, дабы не мешать бетонированию.

4. Арматурные изделия

1. Арматурные сетки (обычно с перпендикулярным расположением рабочих стержней).

2. Каркасы – плоские и пространственные.

Сварные плоские сетки изготавливают шириной до 3800мм с продольной и поперечной рабочей арматурой. Расстояние между осями продольных и поперечных стержней обычно принимают кратным 50 мм. Плоские каркасы применяют для армирования изгибаемых элементов. Продольные рабочие и монтажные стержни размещают с одной стороны поперечных стержней, так как это исключает трудоемкое переворачивание стержней при изготовлении каркасов. Допускается размещение рабочих стержней в два и более рядов, если это оправдано экономически. Пространственные каркасы собирают из плоских каркасов или сваривают целиком, что позволяет снизить трудоёмкость работ.

5. Деформативность.

Деформативность – это характеристика пластичности стали, определяет величину угла изгиба, ползучесть стали.

Удлинение стали при разрыве оценивают величиной равномерного относительного удлинения при разрыве (без учёта длины шейки) эталонного образца. Этой величиной характеризуется разрушение конструкции. Конструкции, армированные напрягаемой высокопрочной проволокой, могут терять прочность внезапно из-за хрупкого разрыва без явных признаков разрушения, поэтому необходим более высокий запас надёжности. Это связано с тем, что при недостаточных пластических деформациях стали и увеличения предварительных напряжений, напряжения не полностью погашаются, а суммируются с напряжениями от внешней нагрузки. Именно поэтому в преднапряжении запрещено применять хрупкие стали.

6. Реологические свойства арматуры

Ползучесть - увеличение деформаций под сжимающей нагрузкой во времени. Ползучесть нарастает с повышением напряжений и ростом температуры.

Релаксация - снижение напряжения в арматуре при жёстком закреплении её концов, стесняющих свободное деформирование. Наиболее интенсивно релаксация развивается в течение первых часов, однако она может продолжаться длительное время.

Релаксация зависит от прочности, химического состава, технологии изготовления, температуры и т.д. Это обуславливает потерю арматурой части заданного преднапряжения, поэтому снижается трещиностойкость и жёсткость.

СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

1. Сцепление арматуры с бетоном

Скольжению арматуры в бетоне препятствует сцепление между ними (сопротивление сдвигу). Надежное сцепление является основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в железобетоне и позволяющим ему работать под нагрузкой как единому монолитному телу. При отсутствии сцепления образование первой трещины влечет за собой возрастание удлинений на всем протяжении растянутой арматуры, что приводит к резкому раскрытию образовавшейся трещины, сокращению высоты сжатой зоны, снижению несущей способности.

В различных опытах сила сцепления арматуры с бетоном определялась сопротивлением скольжению забетонированного стержня при его выдергивании или выталкивании. Как показали опыты, сила сцепления меняется в широких пределах и в основном зависит от трех факторов:

склеивания арматуры с бетоном, благодаря клеящей способности цементного теста (адгезия);

сил трения, возникающих на поверхности арматуры благодаря зажатию стержней в бетоне при его усадке;

сопротивления бетона усилиям среза, возникающим из-за наличия неровностей и выступов на поверхности арматуры.

Наибольшее влияние на сцепление оказывает третий фактор – он обеспечивает около 75% от общей величины сцепления. Первый фактор оказывает наименьшее влияние – до 25% всей силы сцепления.

Арматура периодического профиля с сильно шероховатой поверхностью обладает более высоким и надежным сопротивлением скольжению благодаря зацеплению и заклиниванию ее выступов в бетоне. По сравнению с гладкими стержнями арматура периодического профиля обладает в 2-3 раза большей силой сцепления с бетоном.

Рис. 3.8. Зацепление выступов арматуры за бетон

Напряжение в бетоне под выступами арматуры при ее выдергивании может превосходить в 5-7 раз кубиковую прочность бетона, поэтому недопустимо снижение плотности бетона в зоне контакта его с арматурой. Наиболее надежное повышение сопротивления скольжению арматуры в бетоне достигается соответствующим конструированием арматуры: устройством крюков на концах гладких стержней, применением анкеров.

Сопротивление сдвигу растет с увеличением марки цемента, уменьшением В/Ц, с увеличением возраста бетона (влияние усадки).

По длине заделки стрежня напряжения сцепления распределяются неравномерно, при этом наибольшее напряжение
не зависит от длины заделки.

Сопротивление скольжению растянутой арматуры (на выдергивание) меньше, чем сопротивление скольжению сжатой арматуры (на выталкивание), что объясняется поперечными деформациями самого стержня. С увеличением диаметра стального стержня и повышением нормального напряжения в нем сила сцепления его с бетоном при растяжении уменьшается, а при сжатии – увеличивается.

Рис. 3.10. Влияние диаметра арматуры на напряжение

1.4.1. Напряженное армирование конструкций. Предварительное напряжение в монолитных и сборно-монолитных конструкциях создается по методу натяжения арматуры на затвердевший бетон. В свою очередь, по способу укладки напрягаемой арматуры метод подразделяют на линейный и непрерывный. При линейном способе в напрягаемых конструкциях при их бетонировании оставляют каналы (открытые или закрытые). По приобретении бетоном заданной прочности в каналы укладывают арматурные элементы и производят их натяжение с передачей усилий на напрягаемую конструкцию. Линейный способ применяют для создания предварительного напряжения в балках, колоннах, рамах, трубах, силосах и многих других конструкциях. Непрерывный способ заключается в навивке с заданным натяжением бесконечной арматурной проволоки по контуру забетонированной конструкции. В отечественном строительстве способ применяют для предварительного напряжения стенок цилиндрических резервуаров.

1.4.2. При линейном армировании напрягаемые элементы применяют в виде отдельных стержней, прядей, канатов и проволочных пучков. Линейное армирование включает: заготовку напрягаемых арматурных элементов; образование каналов для напрягаемых арматурных элементов; установку напрягаемых арматурных элементов с анкерными устройствами; напряжение арматуры с последующим инъецированием закрытых каналов или забетонированием открытых каналов.

1.4.3. Для стержневой арматуры используют горячекатаную сталь периодического профиля классов А-II, А-IIIв, A-IV4, Ат-IV, A-V, At-V, и At-VI и высопрочную проволоку B-II и Вр-Н.

1.4.4. Заготовка стержневых элементов (рис. 1.4.1. а) состоит из правки, чистки, резки, стыковой сварки и устройства анкеров. Для устройства анкеров к концам стержней приваривают коротыши из стали (рис. 1.4.1. б). Коротыши имеют резьбу, на которую навинчивают гайки, передающие через шайбы на бетон нагрузки натяжения.

1.4.5. Арматурные нераскручивающиеся пряди и канаты изготовляют из высокопрочной проволоки диаметром 1,5...5 мм. Промышленность выпускает пряди трех-, семи- и девятнадцатипроволочные (классов П-3, П-7 и П-19) диаметром 4,5... 15 мм (рис. 1.4.1. в). Из прядей делают канаты (рис 1.4.1. г, д).

Рис. 1.4.1. Напрягаемые линейные арматурные элементы:
а - стержневой элемент; б - стержневой анкер; в - прядь семи- и девятнадцатипроволочная; г - канат двух- и трехпрядевый (прядь из 7 проволок); д - канат двухпрядевый (прядь из 19 проволок); е - гильзовый анкер; ж - гильзостержневой анкер;
1 - стержневая арматура; 2 - коротыш с резьбой на конце; 3 - плита; 4 - гайка; 5 - хвостовик; 6 - пучковая арматура; 7 - гильза

1.4.6. Пряди и канаты поступают с заводов намотанными на металлические катушки. Их сматывают с катушек, пропускают через правильные устройства, одновременно очищая от грязи и масла, и режут на необходимую длину. Для анкеровки прядей (канатов) применяют гильзовые наконечники (рис. 1.4.1. е). Гильзу надевают на заготовленный конец пряди (каната), запрессовывают прессом или домкратом и затем на ее поверхности нарезают или накатывают резьбу для крепления муфты домкрата, с помощью которого натягивается прядь (канат).

1.4.7. Проволочные пучки изготовляют из высокопрочной проволоки. Проволоку располагают с заполнением всего сечения или по окружности. В первом случае пучок оборудуют гильзовым, а в втором - гильзостержневым анкером (рис. 1.4.1. ж).

1.4.8. Готовые элементы прядевой и канатной арматуры наматывают на контейнеры барабанного типа, а анкеры смазывают солидолом и обматывают мешковиной.

1.4.9. Для образования каналов для напрягаемых арматурных элементов в подготовленную к бетонированию конструкцию устанавливают каналообразователи, диаметр которых на 10... 15 мм больше диаметра стержня или арматурного пучка. Для этого применяются стальные трубы, стержни, резиновые рукава с проволочным сердечником и др. Так как каналообразователи извлекают через 2...3 ч после того, как конструкция забетонирована, то их, за исключением рукавов, во избежание сцепления с бетоном через каждые 15...20 мин поворачивают вокруг оси.

1.4.10. При напряженном армировании крупноразмерных конструкций каналы устраивают путем закладки стальных тонкостенных гофрированных трубок, которые остаются в конструкции. После того как бетон набрал проектную прочность, в каналы устанавливают (протягивают) арматуру.

1.4.11. Затем производят натяжение арматуры гидравлическими домкратами одиночного действия. Эти домкраты состоят (рис. 1.4.2. а) из цилиндра, поршня со штоком, захвата со сменными гайками, позволяющими натягивать арматуру с различными диаметрами анкерующих устройств, и упора. После присоединения арматуры к захвату и подачи масла в правую полость цилиндра арматуру натягивают до заданного усилия. Затем подвертывают анкерную гайку до упора в конструкцию, переключают правую полость на слив и подают масло в левую часть. На этом натяжение заканчивается и домкрат отсоединяют.

1.4.12. Для привода гидродомкратов применяют передвижные масляные насосные станции, смонтированные на тележке со стрелой для подвешивания домкратов (рис. 1.4.2. б).

1.4.13. Натяжению арматуры и передаче усилия на бетон, как правило, сопутствуют: выпрямление арматурного элемента (пучка или стержня); обжатие бетона под опорными прокладками; трение между арматурой и стенками канала и пр.

Рис. 1.4.2. Предварительное напряжение конструкций:
а - схема гидравлического домкрата одиночного действия; б - насосная станция;
1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - шток; 4 - захват; 5 - упоры домкрата; 6 - стойка с кронштейном; 7 - ручная лебедка; 8 - маслобак; 9 - пульт управления; 10 - электродвигатель; 11 - масляный насос; 12 - манометр

1.4.14. Для устранения этих явлений, вызывающих неравномерное натяжение по длине арматурного элемента, выполняют следующие операции. Вначале арматуру натягивают с усилием, не превышающим 0,1 необходимого усилия натяжения пучка (стержня). При этом арматурные стержни выпрямляются и плотно прилегают к стенкам канала. Опорные прокладки также плотно прилегают к поверхности напрягаемой конструкции. Усилие, равное 0,1 от расчетного, принимают за нуль отсчета при дальнейшем контроле натяжения по манометру и деформациям.

1.4.15. В конструкциях с длиной прямолинейного канала не более 18 м арматуру ввиду небольших сил трения напрягают с одной стороны. Выравнивать напряжения вдоль арматуры можно также путем продольного вибрирования в процессе натяжения. Вибрировать можно с помощью специального приспособления на глухом анкере.

1.4.16. При длине прямолинейных каналов свыше 18 м и криволинейных каналах арматуру натягивают с двух сторон конструкций. Вначале одним домкратом арматуру натягивают до усилия, равного 0,5 от расчетного, и закрепляют с той стороны конструкции, с которой она напрягалась. Затем с другой стороны конструкции другим домкратом арматуру натягивают до 1,1 от расчетного усилия (1,1 - коэффициент технологической перетяжки арматуры). Выдержав ее в таком состоянии 8... 10 мин, величину натяжения уменьшают до заданной и закрепляют второй конец напрягаемой арматуры. Для устранения перепада напряжений вдоль арматуры иногда применяют пульсирующее натяжение, т.е.несколько раз кратковременно повторяют этот процесс, последовательно увеличивая величину натяжного усилия, а затем сбрасывают излишнее усилие.

1.4.17. Если в сечении конструкции имеется несколько арматурных элементов, то натяжение начинают с элемента, расположенного ближе к середине сечения. При наличии только двух элементов, расположенных у граней, натяжение производят ступенями или одновременно двумя домкратами. При большом числе элементов в первых натяжение будет постепенно снижаться по мере натяжения последующих в результате возрастающего укорочения бетона от сжатия. Эти элементы затем вновь подтягивают.

1.4.18. Заключительной операцией является инъецирование каналов, к которому приступают сразу после натяжения арматуры. Для этого применяют раствор не ниже М300 на цементе М400... 500 и чистом песке. Нагнетают раствор растворонасосом или пневмонагнетателем с одной стороны канала. Инъецирование ведут непрерывно с начальным давлением с 0,1 МПа и последующим повышением до 0,4 МПа. Прекращают нагнетание, когда раствор начнет вытекать с другой стороны канала.

1.4.19. В последнее время применяют способ без устройства каналов; в этом случае исключаются операции по их инъецированию. Арматурные канаты или стержни перед укладкой покрывают антикоррозийным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим почти нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в теле бетона.