напрягаемая и ненапрягаемая арматура в чем отличие
Напрягаемая и ненапрягаемая арматура в чем отличие
1.1. Классификация арматурных сталей.
1.2. Деление арматурных сталей на классы.
1.3. Деление арматурных классов на марки.
1.4. Область применения арматурных сталей.
1.5. Классификация арматурных элементов.
Бетон является хрупким анизотропным материалом, плохо сопротивляющимся растяжению и изгибу. Для восприятия растягивающих напряжений бетон армируют. Для армирования бетона наиболее широко применяется сталь. Это обусловлено:
1) сталь имеет достаточное сцепление с бетоном, которое обеспечивает возможность рационального распределения нагрузки между этими материалами;
2) температурные коэффициенты линейного расширения стали и бетона близки по величине, что сводит к минимуму внутренние напряжения в зоне контакта при изменении температуры;
3) бетон надежно защищает сталь от коррозии.
1.1. Классификация арматурных сталей.
— Рабочая арматура – воспринимает расчетные напряжения от нагрузок.
Рабочая арматура может быть:
Для плоских железобетонных элементов рабочую арматуру применяют в виде сеток.
— Конструктивная арматура – применяется для восприятия нагрузок, не подлежащих расчету (от температурных и усадочных деформаций), в большинстве случаев применяется в виде сеток.
— Монтажная арматура – используется для закрепления рабочей арматуры в проектном положении.
Распределительная арматура рассматривается как дополнительный элемент, с помощью которого распределяются усилия между стержнями рабочей арматуры.
(Смотреть таблицы 1, 2)
Основные механические характеристики арматуры класса А
Относительное удлинение при разрыве, %
Модуль упругости Еа, Мпа
Ст3пс3, Ст3сп3, Ст3кп3, ВСт2сп2, ВСт3кп2, ВСт3пс2
Термически упрочненная периодического профиля
Основные механические характеристики проволочной арматуры и арматурных канатов
Число перегибов на 180˚
То же периодического профиля
9-5 в зависимости от диаметра
То же периодического профиля
2) По способу изготовления:
— горячекатаная (арматура класса А);
— холоднотянутая (арматурная проволока)- изготавливается способом холодного волочения (В500 (В-I); В1500 (В-II); Вр500 (Вр-I); Вр1500 (Вр-II).
3) По полноте проведения процесса раскисления (по степени раскисления):
4) По гарантии механических и химических свойств:
— А – гарантируются механические свойства;
— Б – гарантируются химические свойства;
— В – гарантируются механические и химические свойства.
— гладкая (А240 (A-I), В500 (B-I), В1500 (B-II));
— периодического профиля (А300 (A-II), А400 (A-III), А600 (A-IV), А800 (A-V), А1000 (A-VI), А1200 (A-VII), Вр500 (Bp-I), Вр1500 (Bp-II)).
Рис. 1. Периодические профили
а – арматурной низкоуглеродистой проволоки класса В400; б – высокопрочной арматурной проволоки Вр1500; в – арматурной проволоки повышенной прочности класса В600
Рис. 2. Периодические профили
а – арматурной стали класса А300, б – то же, остальных классов; в – то же винтового профиля
Рис. 3. Поперечное сечение арматурных канатов
Арматурная сталь периодического профиля представляет собой круглые стержни с двумя продольными ребрами и поперечными выступами.
Разрабатывается новый, более эффективный профиль для стержневой арматуры. Он отличается от обычного серповидной формой поперечных ребер.
Такая арматура имеет значительно меньше концентраторов напряжений на поверхности и более высокие показатели по выносливости.
Металлургической промышленностью освоено производство арматурной стали винтового профиля, стержни которой соединяют резьбовыми муфтами.
Арматурная сталь винтового профиля должна поставляться в комплекте с соединительными элементами:
Применение такой арматуры позволяет отказаться от сварки, что особенно важно при производстве длинномерных предварительно напряженных конструкций с высокопрочной стержневой арматурой.
6) По свариваемости:
Свариваемость арматурных сталей обеспечивается технологией их изготовления и соблюдением всех требований по химическому составу.
Основная задача арматурных сталей – способность свариваться без снижения механических свойств.
— Хорошо свариваемые – относятся горячекатаные стали с малым содержанием углерода: Ст3, Ст5, 10ГТ (малоуглеродистые).
— Удовлетворительно свариваемые – низколегированные стали: 25Г2С, 35ГС, 20ХГ2Ц, 20ХГСЦ, 23Х2Г2Т.
— Не свариваемые – 80С.
— Ограниченно-свариваемые – относятся термически упрочненные стали: Ат600 (Ат-IV), Ат800 (Ат-V), Ат1000 (Ат-VI), так как высокая температура и окисление при сварке приводят к разупрочнению, а в некоторых случаях к повышению хрупкости стали.
7) По способу упрочнения:
Рис. 4. Диаграмма растяжения стали
s = Е*e (1),
где Е – модуль упругости;
8) По коррозионной стойкости:
— повышенная коррозионная стойкость (стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением);
— хорошая коррозионная стойкость;
— плохая коррозионная стойкость.
При увеличении содержания углерода в стали коррозионная стойкость уменьшается, поэтому высокопрочная проволока более подвержена коррозии, чем арматура из низкоуглеродистой стали.
Процессы коррозии сопровождаются снижением пластических свойств стали, особенно интенсивно протекают в напряженной арматуре, например при перерывах в бетонировании предварительно-напряженных конструкций или несвоевременном инъецировании каналов.
1.2. Деление арматурных сталей на классы.
Арматурная сталь по физико-механическим свойствам делится на классы по прочности, растяжимости – относительному удлинению, условиям испытания – пластичности.
Несколько марок стали, может входить в один класс.
Сталь, входящая в один класс не зависимо от марки, должна иметь следующие одинаковые показатели:
— относительное удлинение при разрыве;
— одинаковые условия испытания на изгиб.
Для горячекатаной арматуры класса А за нормативное сопротивление принимают sт.
Для холоднотянутой арматурной проволоки за нормативное сопротивление принимают sв.
Стержневая арматура делится на классы от А240 (А-I) до А1200 (А-VII).
Принятые обозначения классов дополняются индексами, для указания при необходимости способа изготовления, особых свойств или назначения арматуры.
— Термомеханически или термически упрочненная арматура – добавляется символ – т (Ат);
— сталь специального назначения (северного исполнения) – символ – с (Ас);
— сталь термомеханически или термически упрочненная свариваемая символ – С (Ат600С);
— сталь термомеханически или термически упрочненная с повышенной стойкостью против коррозионного растрескивания под напряжением – индекс – К (Ат800К);
— сталь упрочненная вытяжкой – символ – в (А-IIIв).
Так как разные классы арматурных сталей могут иметь одинаковый профиль, концы стержней окрашивают масляной краской:
— Ат400с (Ат-IIIc) – белой и синей;
— Ат600 (Aт-IV) – зеленой;
— Ат600с (Aт-IVс) – зеленой и белой;
— Ат600к (Aт-IVк) – зеленой и красной;
— А800 (А-V) – красной и зеленой;
— Ат800к (Ат-Vк) – синей и красной;
— А1000 (А-VI) – красной и синей;
— Ат1000 (Ат-VI) – желтой;
— Ат1000к (Ат-VIк) – желтой и красной;
— Ат1200 (Ат-VII) – черной.
1.3. Деление арматурных сталей на марки.
Углеродистые:
— буквы Ст – означают сталь;
— цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава стали.
Низколегированные:
— первая цифра означает содержание углерода в сотых долях процента;
— цифры после буквы означают примерное содержание соответствующего элемента в целых единицах процента.
Если после буквы нет цифры, значит его содержание в стали составляет менее 1 %.
1.4. Область применения арматурных сталей.
Выбор арматурной стали следует производить в зависимости от типа конструкций, наличия предварительного напряжения, а также от условий возведения в эксплуатации здания или сооружения и с учетом необходимой унификации арматуры конструкции по классам, диаметрам и т. п.
1) В качестве ненапрягаемой арматуры ЖБ конструкций следует применять :
— стержневую арматуру класса Ат600с (Aт-IVс) – для продольной арматуры;
— стержневую арматуру классов А400 (A-III) и Ат400с (Aт-IIIс) – для продольной и поперечной арматуры;
— стержневую арматуру классов А240 (A-I), А300 (A-II) и Ас300 (Aс-II) – для поперечной арматуры, а также для продольной арматуры, если другие виды ненапрягаемой арматуры не могут быть использованы;
— стержневую арматуру классов А600 (A-IV), Ат600 (Aт-IV) и Ат600к (Aт-IVк) – для продольной арматуры в вязанных каркасах и сетках;
— стержневую арматуру классов А800 (A-V), Ат800 (Aт-V), Ат800к (Aт-Vк), Ат800ск (Aт-Vск), А1000 (A-VI), Ат1000 (Aт-VI), Ат1000к (Aт-VIк), Ат1200 (Aт-VII) – для продольной сжатой арматуры, а также для продольной сжатой и растянутой арматуры при смешанном армировании конструкций (наличии в них напрягаемой и ненапрягаемой арматуры) в вязанных каркасах и сетках.
В качестве ненапрягаемой арматуры ЖБ конструкций допускается применять арматуру класса А540 (А-IIIв) – для продольной растянутой арматуры в вязаных каркасах и сетках.
Арматуру классов А400 (А-III), Ат400с (Ат-IIIс), Ат600с (Ат-IVс), Вр500 (Вр-I), А240 (А-I), А300 (A-II), Ас300 (Ac-II) рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.
Допускается использовать в сварных сетках и каркасах арматуру классов А540 (А-IIIв), Ат600к (Aт-IVк) (из стали марок 10ГС2 и 08Г2С) и Ат800 (Aт-V) (из стали марки 20ГС) при выполнении крестообразных соединений контактно-точечной сваркой.
2) В конструкция с ненапрягаемой арматурой, находящихся под давлением газов, жидкостей, сыпучих тел, следует применять стержневую арматуру классов A300, А240, А400, Ат400с и арматурную проволоку класса Вр500.
3) В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует применять:
— стержневую арматуру классов A800, Aт800, Aт800к, Aт800ск, A1000, Aт1000, Aт1000к, Aт1200;
— арматурную проволоку классов В1500, Вр1500 и арматурные канаты классов К1400 и К1500.
В качестве напрягаемой арматуры допускается применять стержневую арматуру классов 540, A600, Aт600, Aт600с, Aт600к.
В конструкциях до 12 м включительно следует преимущественно применять стержневую арматуру классов Aт1200, A1000, Aт800 мерной длины.
Для армирования предварительно напряженных конструкций из легкого бетона классов В7,5 – В12,5 следует применять стержневую арматуру классов: A600, Aт600, Aт600с, Aт600к, А540.
4) В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных ЖБ элементов, находящихся под воздействием газов, жидкостей, сыпучих тел, следует применять:
— арматурную проволоку классов В1500 и Вр1500 и арматурные канаты классов К1400 и К1500;
— стержневую арматуру классов A800, Aт800, Aт800к, Aт800ск, A1000, Aт1000, Aт1000к, Aт1200;
— стержневую арматуру классов A600, Aт600, Aт600с, Aт600к.
В таких конструкциях допускается применять также арматуру класса А540.
5) Для монтажных петель элементов сборных ЖБ и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас300 (марки 10ГТ) и класса А240 (марок ВСт3сп2, ВСт3пс2).
1.5. Классификация арматурных элементов.
Арматурная сталь поступает в арматурный цех в мотках (бухтах) или в прутках (в пачках). В арматурном цехе готовят арматурные элементы:
— стержни определенной длины с анкерами или без них;
Напрягаемая и ненапрягаемая арматура в чем отличие
12 лет с вами!
Оптовые и розничные продажи
металлопроката
Режим работы:
пн-вс: 8°°-20°°
Многоканальный телефон
+7 (812) 748-28-29
Многоканальный телефон
+7 (812) 748-28-29
Что такое напрягаемая стальная арматура
Бетонный фундамент, который лежит в основании каждого здания, должен быть прочным и надежным. Однако у него тоже есть свои слабые места, поэтому строители разрабатывают различные технологии, чтобы свести их на нет.
Один из способов сделать железобетон более прочным и долговечным — это использовать стальную арматуру с предварительным напряжением. Такой вариант позволяет изделию прослужить дольше и взять на себя большую нагрузку, однако при этом нуждается в более крупном вложении сил и средств.
Что это такое?
Напрягаемый арматурный прокат отличается от обычных стальных прутков с рифлением повышенной прочностью и пластичностью за счёт дополнительной обработки. Она бывает в форме проволоки (тонкий вариант) или прутка, диаметром 5-36 миллиметров.
Чтобы применять такой арматурный прокат, нужно иметь допуск от Стройнадзора. Дело в том, что используется напрягаемая арматура на объектах повышенной ответственности и опасности.
Использование этого материала помогает железобетону выдерживать более сильные тянущие нагрузки. Напряжение арматуры, как правило, получается за счет ее растяжения разными способами, которое выполняет профессионал.
Способы напряжения
Если предварительно напрячь прокат, то растягивающая нагрузка во время использования снизится. Можно сделать это при помощи механики, применяя винтовой или гидравлический домкрат. Также применяется электротермический способ. В этом случае прутья подвергаются воздействию электротока, который разогревают металл, а потом удлиняют, то есть растягивают его.
Наконец, последний способ, самый технически совершенный — это электротермомеханический. Он соединяет в себе два первых варианта. Ток помогает разогреть и слегка удлинить металлопрокат, а механические приспособления более легко и точно вытягивают стержни.
Область применения
Чаще всего напрягаемая металлическая арматура нужна для возведения перекрытий между этажами при строительстве многоэтажного здания. Кроме того, ее часто используют для бетонных стен и колонн, которые возводятся в районе повышенной опасность, то есть, где возможен сход почв, землетрясения, взрывы и другие крупные колебания.
Напрягаемая арматура часто необходима в мостостроении, а также обязательно применяется при сооружении защитной оболочки в ядерной промышленности.
Наконец, ее можно взять просто для обустройства фундамента здания, в котором будет значительная нагрузка на основание.
Закладка бетона
Есть два способа, которыми напрягаемую арматуру встраивают в бетон. Первый, классический, заключается в обработке стержней до заливки бетона, а затем в создании обычной железобетонной конструкции.
Второй осуществляется уже после того, как блок фундамента залит и застыл. В таком случае арматура кладется внутрь в специальном чехле (например, в виде гофрированной трубы), а лишь затем проводится процедура натяжения.
Мы предлагает различные варианты и комплексный заказ металлопроката — обсудите все нюансы с нашими менеджерами!
§ 25. Назначение, классификация арматуры и арматурных сталей
Железобетон — это строительный материал, в котором объединены вместе бетон и стальная арматура. Арматуру располагают в растянутой зоне конструкции для воспринятия растягивающих напряжений. Сжимающие напряжения передаются на бетон. Соединение бетона и стальной арматуры обеспечивает высокую прочность железобетонной конструкции при сжатии, растяжении и изгибе. В отдельных случаях арматуру применяют для усиления бетона против сжимающих усилий, для воспринятия усадочных, температурных, транспортных и других временных и постоянных нагрузок.
По назначению арматура железобетонных конструкций делится на рабочую, которая воспринимает главным образом растягивающие усилия, возникающие в процессе эксплуатации конструкции, распределительную — для распределения усилий между рабочей арматурой, закрепления стержней в каркасе и обеспечения их совместной работы, а также для воспринятия поперечных усилий и предотвращения косых трещин в бетоне (хомуты), монтажную — для обеспечения проектного положения отдельных стержней при сборке плоских и пространственных каркасов.
По условиям работы арматуру подразделяют на ненапрягаемую и напрягаемую. Ненапрягаемую арматуру применяют в обычных железобетонных конструкциях, а также в предварительно напряженных, где она является нерабочей. В качестве напрягаемой рабочей целесообразно применять арматуру из высокопрочной стали, которая может воспринимать максимальные растягивающие силы.
В зависимости от способа изготовления арматуру подразделяют на стержневую, изготовляемую горячей прокаткой стали, и проволочную, получаемую волочением в холодном состоянии. Как стержневую, так и проволочную арматуру выпускают гладкой и периодического профиля (рис. 64). Профильная арматурная сталь лучше сцепляется с бетоном.
Рис. 64. Профили арматуры:
а — гладкая круглая, б, в — горячекатаная периодического профиля, классов А-II и A-III, г, д — сплющенная проволока, е — прядевая семипроволочная
Стержневую арматуру подразделяют на следующие типы: горячекатаную (классов A I, A-II, А-III, А-IV, А-V), термически упрочненную (классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI), упрочненную вытяжкой (классов А-Пв и А-П1в).
Проволочную арматуру подразделяют на арматурную проволоку из низкоуглеродистой стали круглую класса В-I и периодического профиля Вр-I из углеродистой стали (высокопрочную), круглую класса В-II и периодического профиля Вр-П; арматурные пряди семипроволочные класса К-7 и 19-проволочные класса К-19, а также канаты двухпрядные класса К-2, трехпрядные — К-3 и многопрядные — Кп.
Марки стали представляют собой условные обозначения их химического состава. Буквами обозначают металлы, входящие в состав стали: Г — марганец, С — кремний, Т — титан, Ц — цирконий, X — хром, М — молибден. Первые цифры в марке показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, цифры справа от буквы — среднее содержание металлов в процентах. Если за буквой не стоит цифра, значит содержание данного металла не превышает 1,5%. Например, сталь 23Х2ГЦ содержит 0,23% хрома, 2% марганца и не более 1,5% циркония.
Арматурные стали классов А-I, A-II, A-III, В-I, Вр-I используют в качестве ненапрягаемой арматуры в обычных и преднапряженных конструкциях.
Железобетонные конструкции армируют арматурными изделиями заводского производства; плоскими и гнутыми сетками, плоскими и пространственными каркасами и различными типами закладных деталей (рис. 65).
Рис. 65. Виды арматурных изделий:
а — плоская сетка, б, в — плоские каркасы; г — пространственный каркас, д, е — пространственные каркасы таврового и двутаврового сечений соответственно, ж — гнутая сетка, з — пространственный каркас, гнутый из сеток, и — закладные детали
Некоторые арматурные изделия унифицированы, а их производство централизовано. К таким изделиям относят тяжелые и легкие сетки. Тяжелые сетки выполняют с рабочей арматурой диаметром 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 25 мм с шагом 200 мм и монтажной арматурой диаметром 8, 10 и 12 мм с шагом 600 мм. Рабочая арматура выполнена из стали классов А-II и А-III, монтажная — класса А-I. Для изготовления легких сеток используют проволоку диаметром 3, 4 и 5 мм классов Вр-I и В-I и горячекатаную сталь диаметром 6 и 8 мм класса A-III. Сетки изготовляют в виде плоских элементов и в рулонах. Длина плоских сеток до 9 м, рулонные сетки выполняют шириной от 1 до 3,8 м и массой рулона от 900 до 1300 кг.
Каркасы собирают из унифицированных тяжелых и легких сеток и стержней в виде замкнутых, прямоугольных и криволинейных конструкций, а также с переменным сечением по длине. Криволинейными каркасами армируют специальные конструкции (например, сваи, трубы). Их изготовляют намоткой и сваркой арматуры в виде спирали по образующим продольных стержней.
Металлические закладные детали (соединение сваркой для железобетонных и монолитных конструкций со сборными для образования жесткого пространственного каркаса) различной конфигурации выполняют из стальных пластин, к которым приваривают анкерные стержни. С помощью анкерных стержней детали закрепляют в бетоне. Допускается крепление закладной детали в бетоне без стержней путем сварки с рабочей арматурой. Размеры пластин и анкеров зависят от нагрузок, воспринимаемых закладными деталями, и вида стыкуемых элементов.
Закладные детали изготовляют из арматурной стали классов A-I. A-III. Для плоских элементов применяют горячекатаную листовую, полосовую и фасонную сталь марки СтЗ.
Надежность и долговечность сооружений во многом зависят от метода антикоррозионной защиты закладных деталей. Применением лакокрасочных покрытий (масляная краска на железном сурике, эмаль и лак) не обеспечивают надежной защиты. В таких покрытиях образуются трещины и в местах их образования возникает интенсивная коррозия металла, которая по истечении некоторого времени существенно ослабляет стыковое соединение.
Эффективным методом защиты от коррозии является цинкование стали. Цинк обладает большим отрицательным электрохимическим потенциалом, поэтому в присутствии влаги между слоем защищаемого металла и цинка образуется гальванический элемент, в котором цинк растворяется и защищает сталь от коррозии. Цинкование закладных деталей выполняют гальванизацией, металлизацией или горячим способом.
В местах с повышенным содержанием сернистых соединений, например в городах, цинкование производят методом металлизации: закладные детали очищают от коррозии пескоструйными аппаратами, затем распылением наносят слой расплавленного цинка. Для металлизации используют электрические или газопламенные металлизаторы.
Что такое предварительно напряженная арматура
Железобетонные конструкции — основа современного строительства. Однако они имеют существенные изъяны, связанные, в первую очередь, с недостаточной нагрузочной способностью и образованием трещин в камне при эксплуатационных нагрузках. Усовершенствование технологии изготовления изделий из бетона и стальной арматуры привело к созданию преднапряженного железобетона, который обладает рядом преимуществ.
Определение
Предварительно напряженные железобетонные конструкции — строительные изделия, бетон которых на этапе создания принудительно получает начальную расчетную напряженность сжатия. Она создается за счет предварительного формирования напряжения растяжения в рабочей высокопрочной арматуре и обжатия ею бетона на тех участках, которым предстоит испытывать растяжение (прогиб) при эксплуатации. Сжимаясь, арматура не проскальзывает, так как сцеплена с материалом или удерживается анкерным закреплением арматуры на торцах изделий. Таким образом, напряжение растяжения, которое приобретает железобетонный состав с помощью армирования, уравновешивает напряженность заблаговременного обжатия камня.
Вернуться к оглавлению
Что такое предварительно напряженная арматура
Что такое предварительно напряженная арматура В строительстве при изготовлении железобетонных конструкций широко применяется предварительно напряженная арматура. Предварительное напряжение заключается в том, что рабочая арматура перед бетонированием натягивается электротермическим способом или специальными домкратами. После затвердения бетона натяжение арматуры снимается. Она при этом стремится занять свое первоначальное состояние и передает окружающему бетону часть сжимающих усилий.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными могут выдерживать более значительные нагрузки. Это позволяет уменьшить сечение самой конструкции, а, следовательно, сократить расход арматуры и бетона. Железобетонные брусья, при изготовлении которых была использована преднапряженная арматура, широко применяются при производстве сборных железобетонных конструкций, которые используются в жилищном и гражданском строительстве (плиты междуэтажных перекрытий, элементы лестниц, балконов), а также для сооружения водонапорных башен, железнодорожных шпал, цилиндрических резервуаров, силосов, сводов оболочек и пр.Плоские или пространственные арматурные каркасы и сетки изготавливаются на арматурно-сварочных заводах или в специальных арматурных мастерских, оснащенных высокопроизводительным современным оборудованием. На этих предприятиях рационально производить укрупненную сборку элементов арматуры, но при этом необходимо учитывать допускаемые габариты транспорта и грузоподъемность монтажных механизмов. При изготовлении предварительно напряженного изделия в бетоне необходимо создать предварительное обжатие по всему сечению конструкции или только в той зоне, где действуют растягивающие напряжения. Величина этого обжатия должна превышать значение напряжений растяжения, возникающих в бетоне во время его эксплуатации и обычно составляет 50 – 60 кГс/ кв. см. Обжатие бетона осуществляют с помощью сил упругого последействия, которые создает напряжение арматуры.В качестве напрягаемой арматуры обычно применяют высокопрочную проволоку, прутковую или горячекатанную арматурную сталь. Выбор арматуры зависит от типа изделия и оборудования, которое используется для натяжения арматуры.При изготовлении преднапряженных железобетонных изделий применяют одноосное или объемное обжатие бетона. Одноосное обжатие выполняется пучками проволок или отдельными стержнями, которые располагаются вдоль продольной оси будущего изделия. Для объемного обжатия используют навивку напряженной проволоки в нескольких направлениях. Проволоку еще можно навивать на готовое изделие, но с последующей защитой арматуры определенным слоем бетона.Многих людей может заинтересовать вопрос, как сделать преднапряженную арматуру? Для этого существуют различные способы: механический, электротермический, электромеханический, химический.При механическом способе арматуру растягивают осевой нагрузкой, которую создают домкратами или натяжными устройствами. Арматуру сначала натягивают до усилия, составляющего пятьдесят процентов проектного напряжения. Затем это натяжение доводят до величины на десять процентов большей, чем проектное напряжение и выдерживают арматуру в таком состоянии пять минут. Затем натяжение уменьшают до проектной величины.Электротермический способ натяжения состоит в том, что арматуру удлиняют за счет электрического нагрева до определенной температуры. Затем нагретый стержень закрепляется в специальных упорах, препятствующих укорочению стержня после его охлаждения. Арматурные стержни освобождаются от упоров после отвердения бетона, а усилие натяжения передается от арматуры на бетон. Для электротермического натяжения арматурных элементов используют установки с одновременным или последовательным натяжением сразу нескольких стержней. По сравнению с механическим способом, этот метод обладает преимуществами и по простоте оборудования, и по трудоемкости.Передача предварительного напряжения от арматуры на бетон происходит тремя способами: • С помощью сцепления арматурных стержней диаметром 2,5 – 3 миллиметра с бетоном. Если используется арматура большего диаметра, то сцепление обеспечивается за счет устройства вмятин на поверхности арматуры, свивкой специальных прядей, состоящих из двух – трех проволок или использованием арматуры переменного профиля. • С помощью сцепления арматурных прутьев с бетоном, усиленного еще дополнительными анкерными устройствами. • С помощью передачи на бетон усилий натяжения посредством анкерных устройств, расположенных на концах арматурных элементов и без учета сцепления бетона и арматуры.
Преимущества
Предварительно напряженный железобетон долгосрочно отодвигает время начала формирования расколов в изделиях, работающих на прогиб, сокращает глубину их раскрывания. Вместе с тем изделия приобретают повышенную жесткость, не снижая прочности.
Предварительно напряженным железобетонным балкам свойственно хорошо работать на сжатие и прогиб, имея одинаковую прочность по длине, что позволяет увеличивать ширину перекрываемых пролетов. В таких конструкциях уменьшаются размеры поперечного сечения, следовательно, сокращаются объем и вес комплектующих элементов (на 20 – 30%), а также расход цемента. Более рациональное использование свойств стали позволяет сокращать расход арматуры (стержневой и проволочной) до 50%, особенно из высокопрочных марок (A-IV и выше), имеющих значительный предел прочности. Химическая нейтральность бетона к стали способствует предохранению арматуры от коррозии. Вместе с тем повышенная трещиностойкость предохраняет напряженную арматуру от ржавления в сооружениях, которые находятся под постоянным давлением воды, иных жидкостей, газов.
Методы возведения зданий, используемые в строительстве каркаса, базируются на технологии предварительного напряжения конструкций из железобетона в процессе строительства.
Напряженная арматура, обжимающая бетон сборочных единиц, обеспечивает практичную их стыковку путем значительного сокращения расходования металла на стыках. Сборные и сборно-монолитные изделия из железобетонных напряженных конструкций могут состоять из стыкуемых частей с одинаковым поперечным сечением, которые по краям выполняются из ненапряженных облегченных (тяжелых) бетонов, а нагружаемый фрагмент — преднапряженный железобетон. Такая продукция имеет повышенную выносливость, компенсируя повторяющиеся динамические воздействия.
Данное свойство позволяет демпфировать изменения напряжений в бетоне и арматуре, вызываемые колебаниями внешних нагрузок. Повышенная сейсмическая стойкость зданий повышается за счет большой конструкционной устойчивости напряженного железобетона, обжимающего отдельные их фрагменты. Конструкция в предварительно напряженном виде обеспечивает большую безопасность, так как ее разрушению предшествует запредельный прогиб, сигнализирующий об исчерпании конструкцией прочности.
Вернуться к оглавлению
Стыкование ненапрягаемой арматуры
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*105.
Временное сопротивление – предельное сопротивление, когда происходит сужение образца (образование шейки) и разрыв.
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.
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-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
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:
-ванные в инвентарной форме;
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.
Недостатки
Состояние предварительного напряжения в материале достигается спецоборудованием, точными расчетами, трудоемким конструированием и затратным производством. Продукция требует бережного хранения, транспортировки и монтажа, которые не вызывают ее аварийного состояния еще до начала использования.
Сосредоточенные нагрузки могут способствовать возникновению продольных трещин, которые снижают несущую способность. Просчеты в проектировании и технологии производства могут вызывать полное разрушение создаваемого железобетонного изделия на стапеле. Предварительно напряженные конструкции требуют металлоемкой опалубки повышенной прочности, увеличенного расхода стали на закладные и арматуру.
Большие значения звуко– и теплопроводности требуют закладывания в тело камня компенсирующих материалов. Подобными железобетонными конструкциями обеспечивается более низкий порог огнестойкости (ввиду меньшей критической температуры нагрева преднапряженной арматурной стали) по сравнению с обычным железобетоном. На преднапряженную бетонную конструкцию критично воздействуют выщелачивание, растворы кислот и сульфатов, солей, приводящие к коррозии цементного камня, раскрытию трещин и коррозии арматуры. Это может приводить к резкому снижению несущей способности стали и внезапному хрупкому разрушению. Также к минусам стоит отнести значительный вес изделий.
Сейчас читают: Колонны из бетона
Вернуться к оглавлению
Порядок преднапряжения железобетона
| Маслостанция для домкратов-натяжителей |
Суть метода в том, что между верхней и нижней арматурной сеткой в будущем перекрытии прокладываются стальные канаты. Их размещают с переменной высотой размещения в зависимости от зоны возникновения напряжения растяжения.
Канаты проталкиваются в каналообразователь (пластиковую оболочку) при помощи проталкивателя каната, чтобы исключить сцепление бетона с канатом. После набора бетоном 70-75% от необходимой прочности канаты подвергаются напряжению и анкеруются. Напряжение производится при помощи гидравлических домкратов-натяжителей.
Домкрат закрепляют напротив одного из, размещенных в бетонной конструкции, анкеров каната (активный анкер) и натягивают канат с определенной силой с помощью маслостанции. В результате происходит передача нагрузки изгиба от бетона на канаты. Метод основан на свойственных бетону особенностях – становиться более устойчивым к разрушению при сжатии.
Материалы для конструкций
Железобетон — многокомпонентный материал, основными составляющими которого являются бетон и стальная арматура. Параметры их качества определяются особыми требованиями при проектировании к элементам конструкций на месте применения.
Вернуться к оглавлению
Бетон
Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.
Предварительное напряжение в железобетоне обеспечивается применением тяжелых составов средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3, которые имеют классы по прочности на осевое растяжение выше Bt0,8, по прочности от В20 и больше, марки по водонепроницаемости от W2 и выше, по морозостойкости от F50. Требования к продукции гарантируют бетону нормативную прочность не ниже установленной с вероятностью 0,95 (в 95% случаев). Смесь должна набрать возраст не меньше 28 суток до получения материалом предварительных напряжений. На ранних стадиях эксплуатации бетонный камень способен частично утерять напряженное качество за счет общего снижения напряженности стали (до 16%). Коэффициент надежности материала на растяжение и сжатие в предельных состояниях установлен для эксплуатационной пригодности не ниже 1,0.
Вернуться к оглавлению
Арматура
Стальная начинка должна оставаться напряженной в железобетонном изделии на всем интервале эксплуатации, выдерживая без вытяжения длительно приложенные нагрузки. В преднапряженных изделиях из железобетона используется высокопрочная сталь с незначительной текучестью, соответствующей параметрам ползучести бетона.
С целью компенсирования эксплуатационной потери некоторой величины преднапряжения при изготовлении ее значение устанавливают чуть выше, чем предусмотрено строительными требованиями для конструкционного элемента. В продукции применяют горячекатаную упрочненную, холоднодеформированную арматуру, арматурную проволоку (пучки, пакеты, пряди), канаты, сварные каркасы и пр. Поперечное сечение арматуры может быть гладким, периодическим, а укладка проволоки и канатов серповидной и кольцевой.
Сталь должна гарантированно соответствовать установленному классу относительно прочности по преднапряженному растяжению (текучесть металла должна находиться в пределах 0,2% относительного удлинения) с вероятностью от 0,95 и выше. Арматуре необходимо быть пластичной, хладостойкой, свариваемой и пр. Надежное сцепление с бетонной смесью обеспечивается формированием арматурой сложных пространственных поверхностей.
Вернуться к оглавлению
Области использования конструкций
Предварительно напряженный бетон позволяет сократить до 50% расхода арматурной стали.
Преднапряженные изделия используются, когда применение обычного железобетона нецелесообразно (перерасход материалов, рост веса и стоимости, невозможность обеспечить несущую прочность и пр.). Сферами их использования являются гражданское, промышленное, специальное и гидротехническое строительство. Объекты — каркасы и мосты с широкими пролетами, напорные трубопроводы, плотины, водонепроницаемые емкости и пр.
А также из них создают подпорные стены, ограждающие панели, лестничные марши, подкрановые балки, фундаменты, колонны, столбы ЛЭП, каркасы тоннелей, междуэтажные перекрытия и пр. Такая продукция незаменима и при возведении построек в условиях взрыво- и сейсмоопасности. Особенно эффективна она при формировании сборно-монолитных конструкций, когда отдельные преднапряженные сборные элементы соединяются в проектном положении арматурой так, что работают как одно целое.