|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Положение и форма арматурыСтр 1 из 14Следующая ⇒
Рис. 1. Железобетонные конструкции Железобетон Железобетон — это связанный материал, чья несущая способность достигается за счет совместной работы стали и бетона. Стальные вложения, называемые арматурой, могут состоять из арматурной стали или арматурных сеток. Арматура воспринимает растягивающие усилия, повышает прочность на сжатие бетона и ограничивает трещинообразование в конструкции. Бетон может воспринимать только усилия сжатия. Он образует форму строительной конструкции, осуществляет защиту от коррозии арматуры и служит для пожарозащиты. Предпосылками для долговечной совместной работы стали и бетона, например, являются: § Примерно одинаковое температурное расширение стали и бетона в области обычных температур. § Прочное соединение между бетоном и арматурой вследствие сцепления (адгезии), сцепления за счет трения (сопротивление трению) и сцепления среза (дюбелеподобное зубчатое сцепление стальной поверхности и бетона). § Защита арматуры от коррозии окружающим ее бетоном (бетонное покрытие). Минимальные требования к строительным материалам и их применению предписываются DIN 1045 «Несущие конструкции из бетона, железобетона и преднапряженного бетона» следующие. § Следует учитывать минимальные классы бетона по прочности на сжатие в зависимости от классов экспозиции. § Следует придерживаться граничных значений содержания цемента и водоцементного отношения. § Наибольшее зерно заполнителя не должно превышать 1/3 наименьшего размера строительной конструкции. § Преобладающая часть заполнителя должна быть меньше, чем расстояние между стержнями арматуры или расстояния между арматурой и опалубкой. § Поверхность арматуры должна быть свободна от несвязанной ржавчины, масла, жира и прочих загрязнений, а также свободна ото льда. Так как конструкции в сооружении подвержены различным нагрузкам (действующим силам), то, соответственно, возникают различные напряжения от сил реакций. Большинство железобетонных конструкций, например балки, плиты и балочные плиты, работают на изгиб. При этом на основе внешней нагрузки возникают изгибающие моменты и поперечные силы, которые вызывают внутри балки напряжения растяжения при изгибе, напряжения сжатия при изгибе и напряжения сдвига. Эти напряжения часто выступают совместно, их распределение может быть представлено линиями главных направлений напряжений (траекторий) (рис. 2). Арматура должна быть расположена соответственно силовому потоку по линиям главных напряжений, что возможно только приблизительно.
Рис. 2. Напряжения (траектории) в железобетонной балке Для назначения размеров в строительстве из железобетона исходят из допущений, на которых основаны методы статических расчетов. При чистом изгибе образуется сжатая и растянутая зоны. В растянутой зоне сталь работает на растяжение. В сжатой зоне бетон работает на сжатие (рис. 3).
Рис. 3. Напряжения при чистом изгибе Прочность связи в бетоне обеспечивает одинаковые деформации при внешней нагрузке. Так как способность стали к растяжению значительно больше, чем у бетона, то он при превышении его прочности на растяжение в зоне растянутой арматуры начинает растрескиваться. Для того чтобы это не влияло на защиту арматуры от коррозии и на внешний вид конструкции, предписывается ограничение ширины раскрытия трешин. Это может быть достигнуто, например, путем назначение минимального армирования, уменьшения допустимого напряжения в стали, ограничения диаметра стержней арматуры и расстояния между стержнями. Несущая способность и долговечность железобетонных конструкций может быть повышена за счет применения более высоких классов прочности бетона. Положение и форма арматуры Армирование предполагает знание распределения усилий в железобетонных конструкциях. Положение и форма арматуры зависят от нагрузки и должны для каждой конструкции определяться отдельно. Рис. 4. Изгиб вследствие равномерно распределенной нагрузки Поперечные силы проходят поперек (под прямым углом) к оси балки. При равномерно нагруженной балке на двух опорах они имеют самую большую величину и уменьшаются к центру балки до нуля. Поперечные силы создают в балке в продольном направлении продольные напряжения сдвига, а в поперечном направлении — поперечные сдвиговые напряжения. Оба этих типа напряжений создают вместе напряжения сдвига. Они проходят наклонно к оси балки и называются сдвигом. Сдвиг вызывает растягивающие напряжения, действующие под наклоном (рис. 5). Сдвиговые усилия воспринимаются вертикальными хомутами и отогнутыми стержнями (отгибами). Кроме того, вертикальные хомуты у опор ставятся чаще (рис. 6).
Рис. 5. Сдвиг вследствие изгиба
Рис. 6. Обеспечение работы на сдвиг в местах вблизи опор Для того чтобы обеспечить несущую способность балки, необходимо там, где имеют место растяжение и сдвиг, установить арматуру (рис. 7). Арматура, как правило, состоит из прямолинейных несущих стержней, хомутов и монтажных стержней. Прямые несущие стержни воспринимают растягивающие усилия. Отогнутые несущие стержни воспринимают дополнительно в районе отгибов сдвиговые усилия. Хомуты служат в основном для восприятия усилий сдвига и устанавливают взаимозависимость между сжатой и растянутой зоной. Монтажные стержни облегчают изготовление и установку арматуры.
Рис. 7. Работающая на изгиб балка на двух опорах В строительных сооружениях кроме балок на двух опорах имеются и другие конструкции, которые подвергаются изгибу, например опертые на несколько опор балки и балки с консолями (рис. 8). Для того чтобы можно было определить положение и форму арматуры, необходимо определить поперечные силы и изгибающие моменты и представить их графически (см. рис. 8). Изгибающие моменты, которые лежат под осью балки, образуют растяжение в нижней ее части; моменты, которые показаны над осью балки, образуют растяжение в ее верхней части. Моменты, которые показаны в нижней части балки, называю пролетными моментами, а те, что лежат в верхней части балки, — опорными моментами. Возникающие в области изгибающих моментов растягивающие усилия должны быть восприняты арматурой. Возникающие вблизи опор сдвиговые напряжения должны также восприниматься арматурой.
Рис. 8. Конструкции, работающие на изгиб Конструкции, работающие на изгиб, это, например, балки, такие, как перемычки и ригели, плиты, такие, как лестничные марши и плиты перекрытий, балочные плиты, как, например, ребристые плиты. Бетонные покрытия Арматурные стержни для обеспечения связи с бетоном и защиты от коррозии и воздействия пожара должны иметь достаточный защитный слой бетона. Кроме того, железобетонные конструкции должны быть устойчивы против химических и физических воздействий. Эти влияния классифицированы в условиях окружающей среды. При этом следует различать воздействия, приводящие к коррозии арматуры, и влияния, воздействующие на бетон. Для обеспечения долговечности в зависимости от класса экспозиции назначается класс бетона по прочности и минимальная толщина защитного слоя бетона (табл. 1). В качестве толщины защитного слоя бетона принимается расстояние внешних стержней арматуры, например хомутов, от опалубки. Этот слой также называется чистым слоем бетона. Различают минимальную величину смин и номинальную величину сномзащитного слоя. Номинальная величина складывается из минимальной величины и допуска — упреждающей (гарантирующей) величины (Δс), которая для класса экспозиции ХС1 составляет 1,0 см, а для классов экспозиции ХС2, ХСЗ, ХС4, XD и XS — 1,5 см. С помощью допуска учитываются возможные отклонения при проектировании и возведении. Номинальная величина защитного слоя бетона приводится на арматурных чертежах.
Слои из естественного или искусственного камня, дерева или бетона пористостью насыпи не могут причисляться к защитному слою бетона. Увеличение защитного слоя может быть необходимым по причине повышенных требований пожарозащиты, при бетонных поверхностях из железненного (замываемого) бетона или при поверхностях, которые будут обрабатываться пескоструйным способом или предназначены для резьбы по камню. Защитный слой в конструкции образуется с помощью дистанционных прокладок, кроме того, предусматриваются меры по предотвращению сдвига арматуры при укладке и уплотнении бетона. Точечные прокладки применяются для нижней арматуры, например для плит, балок и фундаментов, а также между стержнями и боковой опалубкой, например в балках, колоннах и стенах. В качестве дистанционных прокладок для верхней арматуры плит подходят поддерживающие короба линейной формы из стальных арматурных сеток в зависимости от вида укладки с или без защищенных от коррозии выступающих опорных частей. В случае толстых плит, например плит подошвы, устраивают особые формы, как, например, козлы из круглой стали. Дистанционные прокладки являются вспомогательными монтажными элементами и состоят из синтетического материала, волокнистого бетона или из простого бетона. Они должны просто и надежно устанавливаться, быть устойчивыми против разрушения и не деформироваться под нагрузкой. Дистанционные прокладки не должны вызывать повреждений на «одежде» опалубки. Дистанционные прокладки из пластмассы являются самыми распространенными, так как они сточки зрения удобства в работе и затрат времени на их установку являются более предпочтительными (рис. 9). Арматура удерживается в предназначенной для этого выемке. Площадь соприкосновения с опалубкой мала. Пластмассовые дистанционные прокладки имеют такую форму, что обеспечивается их зубчатое сцепление с бетоном.
Рис. 9. Дистанционные прокладки При морозе они могут становиться хрупкими и ломкими или изменять форму при высоких температурах. Зимой это отрицательно сказывается на качестве конструкций, особенно тогда, когда армированные конструкции, находясь еще в опалубке, должны защищаться от снега и льда с помощью тепловых пушек или других генераторов тепла. Для стен, армированных арматурными сетками, имеются дистанционные прокладки, которые обеспечивают как расстояние сеток друг от друга, так и расстояние крайних сеток от опалубки. Такие дистанционные прокладки заменяют подъемные петли. Дистанционные прокладки из волокнистого бетона и из бетона имеют хорошее сцепление с основным бетоном (см. рис. 9). Они особенно подходят для конструкций с лицевым бетоном.
Рис. 10. Поддерживающие элементы в плитах При проведении строительных работ необходимо учитывать, что чем меньше высота конструкции, тем тщательнее надо устанавливать дистанционные прокладки. Например, отклонение в 1 см от запланированного положения арматуры уменьшает несущую способность сечения высотой 20 см примерно на 10%, а сечения высотой 100 см — только на 1%. Указания по армированию Для того чтобы соответствовать высоким требованиям в железобетонном строительстве, необходимо учитывать при проектировании и выполнении работ в натуре указания по армированию. Наряду с этим имеются указания, например, об арматурных стендах, об изгибе арматуры, о заанкеривании арматуры и о стыках арматуры. Расстояния между стержнями Для того чтобы параллельные стержни арматуры достаточно обволакивались бетоном, расстояние между ними в свету а должно составлять не менее 2 см или быть равным диаметру стержня ds (рис. 1). Если это требование из-за ширины строительной конструкции не может быть выполнено, то арматуру следует располагать в несколько слоев. При этом стержни при выдерживании минимальных расстояний между ними укладываются друг над другом, и расстояние между ними по вертикали обеспечивается с помощью устройства поперечных стержней соответствующего диаметра.
Рис. 11. Расстояния между стержнями При плотно расположенной арматуре для позднейшей укладки бетона предусматриваются специальные пути вибрирования. Если стальная арматура стыкуется внакладку, то в районе стыков арматурные стержни должны лежать по возможности более плотно друг к другу (см. рис. 11). Расстояние между ними не должно быть больше 4ds. Полные стыки не должны располагаться в сильно нагруженных местах. Стальная арматура в районе стыков, а также арматура в пучках и двойные стержни сварных арматурных сеток могут касаться друг друга. Наибольшие значения расстояний между стержнями для ограничения трещинообразования рассчитываются в каждом отдельном случае с учетом класса экспозиции. Для отдельных конструкций, таких, как, например, плиты, колонны и стены, наибольшие расстояния между стержнями задаются нормами. Сгибание арматуры Распределение сил в конструкции может сделать необходимым, чтобы арматура в определенных местах была согнута или уложена с закруглением. Это необходимо, например, для заанкеривания, для восприятия растягивающих или сдвиговых усилий и для отведения сил, как, например, в углах рам. При этом стержни должны изгибаться под определенным углом и с заданным радиусом изгиба. Сгибание арматуры — это процесс холодной деформации, при котором структура материала наружных волокон растягивается, а внутренних - сжимается. Для того чтобы возникающие при этом напряжения держать в определенных границах, круглые стержни необходимо гнуть вокруг вращающихся изгибных роликов, диаметр которых dbrустанавливается DIN 1045 (рис. 12). Это справедливо для сгибания крюков, угловых крюков, петель и хомутов, а также отгибов арматуры и других искривлений. Для определения минимального диаметра изгибного ролика определяющими являются либо способность данного сорта стали к изгибанию, либо предполагаемые напряжения в бетоне в районе искривлений. В местах отгибов, которые работают на растяжение, в бетоне возникают значительные усилия, которые называют растягивающими усилиями трещи-нообразования. Они могут быть восприняты или уменьшены, если у наружных стержней диаметр изгибного ролика или боковой защитный слой бетона делают толще.
Рис. 12. Минимальные значения диаметра изгибного ролика dbr Крюк круглого арматурного стержня диаметром ds = 14 мм вследствие свойств материала — стали — должен изгибаться вокруг изгибного ролика диаметром 4ds = 4-14 = 60 мм. Косо отогнутый стержень арматуры ds = 16 мм при боковом защитном слое бетона 6 см вследствие свойств бетона должен сгибаться вокруг изгибного ролика 15-16 мм = 240 мм. При сгибании сваренной арматуры следует избегать случаи, когда растяжение или сжатие волокон попадает на место изгиба. Поэтому наряду с диаметром изгибного ролика задается также минимальное расстояние места сварки от начала изгиба. Если изгибаются сварные арматурные сетки, то изгиб может начинаться не ближе расстояния в 4ds изгибаемого стержня от места сварки. От этого можно отклоняться, если у лежащих снаружи или внутри мест сварки радиус закругления составляет не менее 20ds (рис. 13).
Рис. 13. Положение мест сварки Заанкеривание Заанкеривание арматурных стержней в бетоне является предпосылкой надежного восприятия усилий арматурой. Она может осуществляться за счет связи бетона и стали. При этом возможны прямые концы стержней, крюки, угловые крюки, петли с или без приваренных поперечных стержней. Особой формой анкеровки являются анкерные устройства. Связь арматурной стали и бетона в большой степени зависит от формы поверхности арматуры, класса прочности бетона, размеров конструкции, а также положения и угла наклона стержней при бетонировании. Измеренные значения допустимого напряжения связи установлены DIN 1045. С помощью разделения стержней на два типа связи учитываются процессы усадки в свежем бетоне (рис. 14).
Рис. 14. Типы связи Типы связи К типу связи I (хорошие условия связи) приписываются стержни, которые при бетонировании наклонены к горизонтальной поверхности > 45°. Отогнутые менее чем на 45° стержни и горизонтальные стержни принадлежат только тогда к типу связи I, когда они при бетонировании лежат не более чем на 30 см над нижней поверхностью свежего бетона либо не менее 30 см ниже верхней поверхности бетона или поверхности захватки бетонирования. Изготовленные в лежачем положении конструкции высотой более 50 см также приписываются к типу связи I, если они уплотняются наружными вибраторами. К типу связи II (средние условия связи) относятся все стержни, которые не относятся к типу связи I, а также все горизонтальные стержни в конструкциях, изготавливаемых методом скользящей опалубки. Длина заанкеривания Основной размер lb длины заанкеривания является определяющим для заанкеривания стержней арматуры, полностью использующей свою несущую способность, имеющих прямые концы. Он служит относительной величиной для расчета длины заанкеривания в отдельных случаях. Длина заанкеривания зависит от сорта стали, от диаметра стержней, типа связи и класса прочности бетона (табл. 2).
Если устанавливаемая арматура (Ауст) больше, чем требуемая арматура (Атр), то растягивающее или сжимающее усилие в стержнях меньше, чем это возможно на основе допустимых напряжений. В этом случае длина заанкеривания lb может быть сокращена в отношении Аs,треб./Аs, факт.:
Минимальная величина длины заанкеривания для растянутых стержней lb, мин ≥10*ds. Если, например, для армирования на опорах неразрезной балки b/h = 30 см/50 см в С20/25 — BSt 500 S требуется сечение стали 10,2 см2 и применены 4 стержня 0 20 с Аs = 12,6 см2, то длина заанкеривания может быть уменьшена:
Виды заанкеривания В случае применения арматурной стали ребристого (рифленого) профиля допустимо заанкеривание с помощью прямых концов стержней, с помощью крюков, угловых крюков, петель, с или без приваренных поперечных стержней (рис. 15). Анкеровка сеток из гладкой стали или из стали периодического профиля, в противоположность сеткам из стали ребристого профиля, возможна только приваркой поперечных стержней.
Рис. 15. Длина заанкеривания lb, net (lb, сокр.) Растянутых стержнях Прямые концы стержней образуют простейший способ заанкеривания, если возможно обеспечение требуемой длины анкеровки (см. рис. 15). Крюки, угловые крюки и петли из-за искривленных концов арматуры имеют преимущество, заключающееся в том, что длина заанкеривания может быть сокращена по сравнению с прямыми концами стержней. С помощью заанкеривания с приваренным поперечным стержнем внутри длины заанкеривания или с двумя приваренными поперечными стержнями на коротком расстоянии можно значительно сократить длину анкеровки за счет совместного действия поперечной арматуры. Допустимое сокращение длины анкеровки у растянутых стержней зависит от формы концов стержней и учитывается коэффициентом α1 (см. рис. 15). В общем случае действительна формула:
При полностью используемой несущей способности стержневой арматуры 0 16 мм из BSt 500S в бетоне С20/25 в типе связи I для прямых концов стержней получается размер заанкеривания 75 см, при устройстве углового крюка длина заанкеривания становится равной 75 см-0,7 = 52,5 см (рис. 16). Если анкеровка производится посредством крюков или угловых крюков (см. рис. 15), то для определения длины стержня необходимо приплюсовать длину стержня, требуемую для формирования крюка.
Рис. 16. Анкеровка стержней с ребристым профилем Рис. 17. Длина заанкеривания прямых концов стержней Рис. 18. Заанкеривание на опорах Стыки арматуры Если нельзя сделать арматуру из одного стержня подлине, то необходимы стыки арматуры. Стыки по возможности не должны располагаться в местах наибольших усилий, и стыкуемые стержни должны перекрывать друг друга в продольном направлении. Нагруженные стыки стержней арматуры могут быть выполнены в виде прямого и непрямого соединения. Непрямые соединения устраиваются за счет нахлестки, т.е. за счет расположения рядом друг с другом стержней на определенную длину. При стыках внахлестку для передачи усилий между стыкуемыми стержнями дополнительно нагружается бетон. Выполнение стыковки может быть осуществлено с помощью прямых концов стержней, крюков, угловых крюков и петель, а также с помощью прямых концов с приваренными поперечными стержнями, например в арматурных стальных сетках (рис. 19).
Рис. 19. Непрямые стыки Прямые соединения производятся за счет соединения концов стержней с помощью сварки или с помощью гаек и муфт (рис. 20). Осевые стыки с помощью гаечных и запрессованных муфтовых соединений требуют применение арматурной стали с резьбовидным профилем, с конической или цилиндрической резьбой на стыкуемых концах, а также применение напрессованных или надевающихся муфт. Соединения должны быть допущены строительным надзором. При прямых стыках бетон дополнительно не нагружается.
Рис. 20. Прямые стыки По виду передаваемого усилия стыки различаются на растянутые и сжатые. Если стержни стыкуются торцами, то через такие стыки могут передаваться только силы сжатия. Длина нахлеста Ls Длина нахлеста в непрямых стыках установлена в DIN 1045. В стержнях ребер швы в нахлестку в продольном направлении должны смещаться относительно друг друга. Они считаются смещенными по длине, если расстояние в длину между центрами стыков соответствует по меньшей мере 1,3 длины нахлеста (рис. 21).
Рис. 21. Продольное смещение арматурных стержней в районе стыка Рис. 22. Стыки арматурных сеток При многослойной сеточной арматуре стыки отдельных слоев сеток необходимо смещать на 1,3 длины нахлеста. Подробности о длинах нахлеста при растянутых стыках установлены в DIN 1045 (табл. 3). Однако в большинстве случаев следуют правилу петель. Оно имеет то преимущество, что петли приблизительно перекрываются и могут легко связываться между собой (см. табл. 3).
Длина перехлеста поперечной арматуры как распределительной арматуры короче, чем у продольной арматуры. Стыки распределительной арматуры в сетках со склада с концевыми выпусками зависят от расстояния продольных крайних стержней друг от друга и от боковых выпусков поперечных стержней. Внутри длины перехлеста ls,q должны лежать по меньшей мере два поперечных стержня. Не требуемая по условиям статики поперечная арматура арматурных сеток в плитах и стенах может стыковаться в одном месте. При устройстве стыков несущей и распределительной арматуры необходимо следить за тем, чтобы друг на друга ложились не более трех сеток. Пучки арматуры Пучки стержней состоят из двух или трех отдельных стержней периодического профиля диаметрами ≤ 28 мм. Отдельные стержни касаются друг друга и должны быть связаны между собой, например, с помощью связывающей проволоки. Связывание арматурных стержней в пучки применяется, как правило, тогда, когда растягивающее усилие так велико, что нельзя выдержать требуемое расстояние в свету между стержнями в сечении. Для того чтобы при наличии пучков не создавалось больших нагрузок на окружающий их бетон, чем при отдельно уложенных стержнях, необходимо увеличить расстояние между пучками (а), а также толщину защитного слоя бетона сном. Кроме того, заанкериванию, стыковке и установке хомутов на пучках следует придавать большее значение. Поэтому следует непременно следовать всем указаниям арматурных чертежей. За счет увеличенной толщины защитного слоя арматуры в растянутой зоне могут возникнуть трещины. Чтобы эту опасность по возможности свести к минимуму, в случае пучков арматуры с большим сечением стержней в растянутой зоне всегда устраивается армирование защитного слоя. Оно выполняется из узкоячеистой арматурной сетки со стержнями периодического профиля с шириной ячейки ≤ 15 см (рис. 23). Армирование защитного слоя уже необходимо, когда пучки состоят из двух стержней по 28 мм диаметром.
Рис. 23. Армирование пучками Армирование Армирование включает подготовку арматуры, предварительное изготовление арматурных каркасов и установку арматуры в конструкцию. Основой для выполнения работ и расчетов является арматурный чертеж (рис. 24). Он включает, как правило, изображение арматуры в конструкции, план изгибов или выборку стали и спецификацию арматуры (рис. 25). Для изображения арматуры выбирается упрощенная форма (рис. 26). Арматурный чертеж, кроме того, дает сведения о классе прочности бетона, сорте стали, количестве и диаметре, а также форме и положении арматурной стали, минимальных размерах изгибных роликов, поддержке верхней арматуры и о защитном слое бетона стальных закладных деталей. Арматурные чертежи контролируются и проверяются в инженерных бюро инженерами-контролерами. При изготовлении арматуры должен обязательно быть в наличии соответствующий арматурный чертеж.
Рис. 24. Арматурный чертеж (фрагмент)
Рис. 25. Спецификация арматурной стали
Рис. 26. Изображение отдельных арматурных стержней Подготовка арматуры Подготовка арматуры включает складирование, измерение и разрезку, а также изгибание арматурных стержней. Сталь поставляется в готовом к применению состоянии, но может также изгибаться на стройплощадке. Складирование Складирование необработанной арматурной стали раздельно, по диаметрам стержней производится на специальных складских поверхностях, которые должны располагаться по возможности вблизи подъездной дороги в зоне действия стрелы крана. Арматурные сетки могут складироваться в лежачем или в вертикальном положении. Измерение и разрезка Для того чтобы придать стали нужную длину, необходимо определение длины разрезки. В качестве длины разрезки называют длину стального стержня в несогнутом виде; в качестве краткого обозначения используется l (рис. 27). При прямых стержнях к наибольшей длине прибавляется размер крюков. Последние составляют у крюков, в зависимости от диаметра стержней, около 10ds до 12 ds, а при угловых крюках — примерно 8ds. При отогнутых стержнях, кроме того, необходимо учитывать длину косой части отгиба (рис. 28). При этом высота отгиба h всегда измеряется от наружной до наружной стороны отгиба. В зависимости от высоты конструкции отгибы могут производиться под углом 30, 45 или 60°. Чтобы обрезков по возможности было меньше, необходимо следить затем, чтобы длины платформ складирования в 12 или 14 м без отходов делились бы на заданную длину разрезки. Прежде чем начать разметку по длине, целесообразно еще раз проверить данные о размерах по арматурным чертежам.
Рис. 27. Определение длины разрезки l
Рис. 28. Приспособление для изгиба и процесс изгиба Разметка и разрезка производится на измерительном столе и на металлорежущей машине. Длины разрезаемых стержней отмечаются рисками согласно плану изгибов, после чего стержни режутся по длине. При этом следует учитывать допустимые допуски размеров. Отклонения размеров арматурных стержней должны не превышать предельных отклонений (табл. 4). Предельным отклонением называется разница между допустимым максимальным или минимальным размером и номинальным размером. После этого арматурные стержни разрезаются на специальных машинах для резки арматурной стали. Для разрезки тонких стержней подходят ручные инструменты для резки стали. Машины для резки с приводом от мотора применяются при больших объемах работ и при больших диаметрах стержней. Для разрезки по длине арматурных сеток применяют режущие инструменты, приводимые в действие вручную или с помощью гидравлики. Могут применяться резаки для арматурных сеток, работающие по принципу машин для резки болтов.
Изгибание Изгибание арматурной стали производится на ручных изгибных плитах или с помощью изгибных машин с приводом от мотора. Для последующего изгиба вручную на стройплощадке служит также двойное колено или стальной уступ. Устройство для изгиба состоит из поворачивающейся изгибной тарелки, на которой могут закрепляться изгибные ролики различного диаметра, и из эксцентрика (см. рис. 28). При изгибе эксцентрик давит на стержень относительно изгибного ролика. При этом стержень удерживается от отклонения неподвижным роликом (пятой). Изготовление отгибов может быть осуществлено за один рабочий проход с помощью соответствующих устройств. С помощью дополнительных приспособлений можно изгибать кольца, хомуты и спирали. Для изготовления хомутов имеются специальные изгибные машины. При многократно изогнутых стержнях, например у хомутов, целесообразно изогнуть пробный стержень и дополнительно измерить наружные размеры. При этом отклонения размеров не должны превышать допустимые граничные значения (табл. 5).
Для изгибания арматурных сеток применяются специальные изгибные машины. В зависимости от количества, толщины стержней, ширины сетки и расстояния между стержнями могут использоваться ручные изгибные машины или машины с моторным приводом. Изгибные машины с моторным приводом позволяют изгибать сетки с диаметром стержней до 12 мм шириной изгиба в 2,15, 2,45 и 5,00 м. Процесс изгиба происходит с помощью крутящейся изгибной балки-вала, на которой можно предварительно установить три угла изгиба до 180°. Для этого на бесступенчато переставляемых с боков изгибных пальцах устанавливаются сменные изгибные сердечники. Их необходимо установить на расстоянии ячейки между стержнями изгибаемой сетки. Изгиб арматурных сеток производится по эскизу изгиба, который задает номер позиции, форму изгиба, размеры, а также диаметр изгибного ролика. Установка арматуры Для достижения несущей способности железобетона в конструкцию нужно установить арматуру точно по чертежам. При этом необходимо отдельные арматурные стержни сделать жесткими и связать их в несдвигаемые арматурные плоские или пространственные каркасы. Это производится с помощью различного вида связывания арматуры. Виды связывания Связывание арматуры в каркасы осуществляется непосредственно путем связывания арматуры проволокой и путем сварки. В арматурных сетках перекрещивающиеся стальные стержни на заводе связываются друг с другом посредством электрической сварки путем использования электрического сопротивления (контактной сварки). Вязание (плетение) производится в основном с помощью вязальных плоскогубцев или монтажных щипцов и вязальной проволоки. Вязальная проволока — это отожженная проволока толщиной 1 или 2 мм. Для вязания каркасов применяется также вязальный стержень, при этом применяют проволочные скрутки (рис. 29). Проволочные скрутки — это снабженные петлями отрезки вязальной проволоки длиной от 8 до 30 см. При вязании каркасов следует следить за тем, чтобы концы проволок не проходили в защитный слой бетона.
Рис. 29. Скручивающий стержень и проволочные соединения Существуют различные виды связывания арматуры, которые называют узлами (рис. 30). Простой угловой узел (тетрадная петля) применяется для крепления несущих стержней к распределительным стержням или монтажным стержням. Угловой узел с двойной вязальной проволокой применяется, когда стержни должны подтягиваться один к другому или при стержнях большого диаметра. Двойной угловой узел. Двойной тетрадный узел или крестовая петля подходит, как правило, при тесном расположении арматуры или при арматуре большого диаметра. Двойной угловой узел с двойной вязальной проволокой отличается от двойного углового узла только тем, что вязальная проволока берется двойной. Гачный узел (петля вперед) преимущественно применяется при армировании колонн или балок. При этом несущие стержни разводятся по углам хомутов; одновременно предотвращается сдвиг стержней. Двойной гачный узел отличается отгачного узла тем, что для него берется двойная вязальная проволока. Растянутая петля (подвесная петля) препятствует сползанию стержней. Она применяется особенно в том случае, когда требуется обеспечить обязательную несдвигаемость стержней
Рис. 30. Виды соединений Сварка арматурной стали на площадке — это еще один вид соединения стержней. С помощью сварки достигается особая неизменяемость формы арматурных каркасов. Чаще всего применяется огневая контактная сварка торцов (RA), металлогазосварка (MAG) и электродуговая ручная сварка (Е). Сварочные работы по сварке арматуры могут производиться только специально обученным персоналом. Установка арматуры Армирование может производиться с помощью отдельных стержней или с помощью предварительно изготовленных арматурных элементов (каркасов), например пространственных каркасов (коробов). Следует стремиться как можно большее количество арматуры объединять в такие каркасы и подготавливать их заранее. При этом пространственные каркасы для колонн или балок собираются в защищенном от непогоды месте. При изготовлении пространственных каркасов количество точек связи зависит от жесткости арматуры. В основном стержни связываются между собой в каждом втором узле пересечения, причем следует следить за тем, чтобы места связывания были смещены относительно друг друга. Для обеспечения защитного слоя бетона и положения арматуры в достаточном количестве должны применяться дистанционные прокладки, опорные элементы (поддерживающие каркасы стоячие хомуты) и крепления слоев (S-образные крюки, U-образные крюки). Фундаменты Фундаменты могут быть армированными и неармированными. Они должны быть армированными, когда фундамент не может быть возведен той высоты, которая позволяет ему работать только на сжатие, или если они устраиваются на чувствительном к осадкам основании. Строительное основание перед укладкой арматуры должно покрываться чистым слоем бетона или раствора толщиной не менее 5 см. Фундаменты могут быть центрально нагруженными ленточными и точечными. Ленточные фундаменты Ленточные фундаменты под стены имеют в подошве фундамента в поперечном направлении арматуру, работающую на растяжение при изгибе, а в продольном направлении — распределительную арматуру (рис. 31). Дополнительная верхняя арматура требуется в том случае, когда в выше расположенной стене имеются проемы, например двери. Ленточные фундаменты под рядом колонн выполняются в большинстве случаев как фундаментные балки (см. рис. 31). При этом продольное армирование устраивается как в неразрезных балках, как арматура, работающая на растяжение при изгибе. В поперечном направлении устанавливаются хомуты, которые вблизи колонн могут иметь меньшее расстояние между собой. Соединительная арматура для стен и колонн устраивается одновременно с арматурой фундаментов (см. рис. 31).
Рис. 31. Армирование ленточных фундаментов Рис. 32. Армирование квадратных точечных фундаментов Железобетонные колонны Колонны — это вертикально стоящие строительные конструкции, размеры поперечного сечения которых малы по сравнению с высотой, которую также называют длиной. Они называются стержневыми сжатыми элементами. В большинстве случаев они служат опорами для других строительных конструкций, таких, как балки, ригели, прогоны, и передают нагрузки с них дальше вниз. При этом речь идет преимущественно о сжатии в направлении длины колонны, которое называется нормальной силой (N). Кроме того, колонны могут работать на изгиб за счет горизонтальных нагрузок, например ветровых и динамических (ударных). По виду нагрузки различают центрально сжатые и вне-центренно сжатые колонны. В случае стройных колонн с небольшим сечением дополнительно имеет место опасность продольного изгиба. Продольным изгибом называют внезапное боковое искривление колонны под нагрузкой. Продольный изгиб может возникнуть под нагрузкой, при которой напряжение в бетоне еще далеко не достигло своего предельного значения напряжения на сжатие. В качестве критерия опасности продольного изгиба служит в основном стройность колонны, которая определяется как отношение высоты или длины колонны к ее толщине. В колоннах вместо длины используется понятие свободной длины продольного изгиба. Свободная длина продольного изгиба (sk) принимается в зависимости от того, защемлена ли колонна или шарнирно оперта (рис. 33). В железобетонных конструкциях шарнирами называются такие соединения, которые на основе их армирования передают только усилия сжатия или растяжения на другие элементы, но не передают изгибающие моменты.
Рис. 33. Изгибная длина железобетонных колонн В зависимости от изготовления, независимо от нагрузки и опасности продольного изгиба предписываются минимальные толщины колонн (табл. 6). Колонны могут быть не армированными, армированными с хомутами, ошнурованными или армированными спиральной арматурой.
В надземном строительстве применяются в основном колонны армированные с хомутами. Арматура состоит из продольной арматуры и хомутов. Бетонное сечение колонны несет нагрузку совместно с арматурными стержнями и хомутами. Хомуты имеют задачу предотвратить продольный изгиб продольных стержней. В случае колонн высотой на этаж продольная арматура оканчивается в оголовнике колонны и заанкеривается в присоединяемой строительной конструкции. В случае колонн, проходящих насквозь через несколько этажей, по крайней мере, угловые продольные стержни должны быть пропущены через перекрытие в качестве соединительной арматуры с вышележащей колонной. Необходимые для этой цели стержни должны быть отогнуты. Непосредственно под и над балками или плитами на высоте, равной наибольшему размеру сечения, и при стыках внахлест продольных стержней с dsl>14 мм расстояние между хомутами sv следует уменьшить с коэффициентом 0,6. Продольные стержниследует размещать преимущественно по углам и удерживать от продольного изгиба с помощью хомутов. Каждый угол колонны следует армировать минимум одним стержнем, но не более 5 стержней. Диаметр стержней зависит от размеров сечения колонны. У колонн с высотой поперечного сечения h≥20 см диаметр стержней составляет dsl≥12 мм. При установке стержней наибольшие расстояния между ними не должны превышаться. Наибольшие расстояния между продольными стержнями должны быть не более 30 см, что при сечении колонны, сторона которой не превышает 40 см, соответствует одному стержню в каждом из 4 углов (рис. 34). Если продольные стержни должны быть отогнуты, то в нижних точках изгиба должны устанавливаться дополнительные хомуты (рис. 36).
Рис. 34. Установка хомутов в случае многих продольных стержней Хомуты могут быть отдельными хомутами или хомутами из арматурных сеток. Минимальный диаметр хомута зависит от вида армирования и диаметра продольных стержней. Он составляет для отдельных хомутов ≥ 6 мм, для арматурных сеток ≥ 5 мм, а относительно диаметра продольных стержней ≥ 0,25 max dsl, причем принимается наибольшее значение. Продольная арматура должна быть окружена поперечной арматурой, которая достаточно заанкерена в бетоне. Каждый хомут должен завершаться крюком. Крюки должны быть смещенными относительно друг друга по высоте. Если в одном углу сечения колонны установлено более трех стержней, то крюки должны быть смещены относительно друг друга. Хомутами в каждом углу от выгиба можно закрепить до пяти продольных стержней. При этом, однако, расстояние от оси последнего стержня до углового стержня должно быть не более 15-кратного диаметра хомута dsq (рис. 35). Другие продольные стержни и стержни на большем расстоянии от углового стержня необходимо раскреплять промежуточными хомутами и S-образными крюками. Последние могут располагаться на удвоенном расстоянии друг от друга по сравнению с главными хомутами (см. рис. 35). Расстояние между хомутами sw может быть не более наименьшего размера сечения h колонны или не более 12-кратного диаметра dsl продольных стержней с наименьшим диаметром стержня, т.е. ≤ 30 см, причем принимается наименьшая величина (см. рис. 35). Меньшие расстояния между хомутами требуются, например, у оканчивающейся продольной арматуры, в местах стыков внахлест и у подошвы колонны и у ее оголовка.
Рис. 35. Армирование хомутами
Рис. 36. Армирование внутренней колонны Установка арматуры Арматура колонн должна обязательно изготавливаться в виде пространственного каркаса. Предварительное изготовление пространственных колонн производится частичными рабочими шагами. § Укладка продольной арматуры (несущих стержней) одной стороны колонны на монтажные козлы. § Установка расстояний между хомутами путем нанесения рисок на продольные стержни с учетом изменяющихся расстояний. § Навеска и закрепление хомутов (крюки хомутов располагать со смещением). § Вдвижка диагональных стержней для придания жесткости каркасу. § Установка дистанционных прокладок на хомуты. § Проверка армирования. Железобетонные стены Стены — это конструкции в виде пластин, которые преимущественно работают на сжатие. Согласно DIN 1045 стены отличаются от опор отношением их ширины b и высоты h. Работающие на сжатие конструкции, называющиеся также сжатыми элементами, ширина которых больше пятикратной толщины, называются стенами, а те, у которых это соотношение меньше, называются опорами или пилонами (рис. 37). Стены образуют боковые ограничения застроенного пространства. Стены как вертикальные пластины и перекрытия как горизонтальные пластины обеспечивают жесткость друг друга и тем самым влияют на прочность и устойчивость всего сооружения.
Рис. 37. Название сжатых элементов По выполняемым функциям различают несущие стены, стены жесткости и ненесущие стены. Работающие преимущественно на изгиб строительные конструкции в виде пластин называют подпорными стенами. Если стены жестко соединены с плитой подошвы, то получаются бассейны или лотки, которые находят, например, применение в строительстве очистных сооружений. В сооружениях типа резервуаров для воды плиты подошвы, стены и плиты покрытия также жестко соединяются между собой. Если при этом требуется обеспечить водонепроницаемость, то надо, чтобы усадочные напряжения могли восприниматься конструкцией без образования трещин. Для этого в области стыкования стены с подошвой горизонтальная арматура должна располагаться с меньшим расстоянием друг от друга. Несущие стены — это конструкции для восприятия вертикальных нагрузок или для передачи горизонтальных нагрузок. Вертикальные нагрузки — это, например, собственный вес и полезная нагрузка на перекрытиях, горизонтально действующая нагрузка — это, например, ветровая нагрузка. Несущие стены должны удовлетворять требованиям статики. Несущая способность определяется в основном толщиной стены и ее «стройностью». При этом должны выдерживаться минимальные толщины стен согласно DIN 1045 (табл. 7).
Несущие наружные стены наряду с их несущей способностью должны удовлетворять требованиям тепло-, влаго-, шумо- и пожарозащиты. Стены могут быть армированными и неармированными. Они должны армироваться при нагрузках на растяжение, при опасности продольного изгиба, при внецентренной нагрузке и если они не раскреплены стенами жесткости или другими конструкциями. Расположение арматуры зависит от характера нагрузки. При этом различают стены, работающие на сжатие, стены, работающие на изгиб, и стены, работающие на сжатие с изгибом. Стены, работающие на сжатие, например внутренние стены, армируются как колонны. Стены, работающие на изгиб, например подпорные стены, армируются как плиты. В случае стен, работающих на сжатие с изгибом, как, например, наружные стены подвалов, применяется арматура, соответствующая преобладающей нагрузке. Стены, работающие на сжатие, имеют арматуру, расположенную с обеих сторон. Она состоит из главной арматуры (продольной арматуры), которая называется также сжатой арматурой, и из поперечной арматуры. Главная арматура располагается вертикально в направлении нагрузки, поперечная арматура располагается под прямым углом к ней. Она служит в основном для распределения нагрузки и для предотвращения образования усадочных трещин. Наружные арматурные стержни заанкериваются в теле стены с помощью S-образных крюков или закладных хомутов. В углах и на свободных концах требуется дополнительное армирование. Главная арматура состоит из продольных стержней, минимальный диаметр которых dsl у отдельных стержней должен составлять 8 мм, а в случае применения арматурных сеток — каркасов — 5 мм. Продольные стержни должны располагаться на расстоянии не более 20 см друг от друга. Они могут в первом слое находиться снаружи (от хомутов), если защитный слой бетона соответствует по меньшей мере двукратному диаметру несущих стержней или если несущие стержни имеют диаметр не более 14 см. При применении арматурных сеток несущие стержни всегда могут располагаться снаружи. В прочих случаях продольные стержни надо устанавливать во втором ряду. При этом они должны охватываться поперечной арматурой (рис. 38).
Рис. 38. Положение главной арматуры Поперечная арматура должна составлять не менее 25% сечения главной арматуры. С каждой стороны стены необходимо располагать поперечные стержни на расстоянии s< 35 см с диаметром отдельных стержней 6 мм (рис. 41). Лежащие снаружи арматурные стержни с обеих сторон стены необходимо связывать не менее чем в четырех, смешенных относительно друг друга местах на каждый квадратный метр стены S-образными крюками. В толстых стенах анкеровка главной арматуры в толще стены может осуществляться закладными хомутами, причем свободные концы хомутов должны иметь длину 0,5lь (рис. 39). S-образные крюки могут отпасть, если несущие стержни имеют диаметр не более 14 мм, и защитный слой бетона соответствует по меньшей мере двукратному диаметру стержней.
Рис. 39. Установка арматурных хомутов На свободных концах, например у концов стены, у окон и дверей, дополнительно к главной арматуре необходимо устанавливать угловые стержни и закреплять их с помощью U-образных закладных хомутов. Расстояние между закладными хомутами должно быть не более толщины стены h или 12-кратного диаметра угловых стержней. Длина заделки свободных концов хомутов должна соответствовать 2-кратной высоте сечения стены или длине заанкеривания lb (рис. 40). Углы стен и присоединения поперечных стен требуют дополнительного армирования. Оно осуществляется, как правило, с помощью угловых уголков или с помощью закладных хомутов. В надземном строительстве обычно достаточно применять для этого диаметр стержней 8 мм с расстоянием между хомутами 20 см (см. рис. 40).
Рис. 40. Дополнительное армирование в углах стен и в местах присоединения поперечных стен Рис. 41. Армирование железобетонной стены Стены, проходящие через несколько этажей, требуют устройства соединительной арматуры для вышележащих стен, если эти стены должны передавать силы растяжения при изгибе. Установка арматуры Для армирования стен часто применяются арматурные сетки. Там, где это невозможно, устанавливается стержневая арматура. Как правило, арматуру устанавливают у опалубки одной из сторон стены. Армирование отдельными стержнями производится с помощью следующих рабочих операций. § Выравнивание соединительной арматуры. § Укрепление отдельных продольных стержней на опалубке с выдерживанием толщины защитного слоя бетона. § Установка отдельных поперечных стержней. § Укрепление дистанционных прокладок. § Установка остальных стержней продольной и поперечной арматуры. § Армирование другой стороны стены. § Установка S-образных крюков. При армировании стен арматурный каркас не должен служить козлами для подмостей. Для ведения арматурных работ, начиная с определенной высоты, необходимо устройство подмостей. Если стержни укрепляются на опалубке с помощью гвоздей, они должны быть перед бетонированием удалены для защиты от коррозии. Для стен подвалов в жилищном строительстве все в большем количестве применяются панели высотой на этаж шириной до 2,5 м из изготавливаемых на заводе сборных железобетонных изделий в виде решетчатых ферм, бетонируемых против друг друга и потом заливаемых монолитным бетоном. Этот смешанный, сборно-монолитный способ строительства соединяет преимущества сборного строительства с преимуществами монолитного строительства. Трудозатратные опалубочные и арматурные работы перемещаются на завод. Готовая залитая бетоном стена имеет гладкие поверхности, которые со стороны помещения не требуют дальнейшей обработки. С помощью стандартных, угловых, дверных и оконных элементов, а также доборных деталей можно создать любую форму плана. Подпорные стены Подпорные стены служат для удерживания объемов грунта, например при строительстве дорог в выемках или у въездов в подземные гаражи. Так как они в большинстве случаев нагружены давлением грунта с одной стороны, то подпорные стены преимущественно работают на изгиб. Часто они выполняются в виде угловых подпорных стен. Угловая подпорная стенка состоит из плиты основания, которая называется подошвой, и вертикальной стены (рис. 42). Подошва и стена жестко связаны друг с другом и образуют в большинстве случаев прямой угол. По виду подошвы различают стены с подошвой в сторону грунта и с подошвой в сторону воздуха. Расширение подошвы за пределы толщины стены, называемое также шпорой, повышает устойчивость подпорной стенки против опрокидывания. Нагрузка от веса грунта у угловых подпорных стен также повышает их устойчивость против опрокидывания.
Рис. 42. Форма подошвы подпорных стен У таких подпорных стен стена со стороны грунта, плита подошвы сверху и шпора снизу работают на растяжение (рис. 43). Особо опасное сечение находится между плитой подошвы и вертикальной стеной. Так как здесь, как правило, проходит рабочий шов, при выполнении работ в этом месте требуется особая тщательность.
Рис. 43. Растягивающая нагрузка в угловой подпорной стенке Подпорные стены — это конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Они имеют арматуру, работающую на растяжение при изгибе, а также конструктивное армирование. Арматура, работающая на растяжение при изгибе, устанавливается на растянутой стороне подпорной стены и состоит из главной арматуры и поперечной арматуры. Главная арматура стены расположена вертикально, главная арматура подошвы лежит в поперечном направлении. Диаметр и расстояния между стержнями арматуры берутся из арматурных чертежей. Наибольшие расстояния в области наибольшей изгибающей нагрузки должны быть выдержаны. Они не должны превосходить 25 см при толщине конструкции h ≥ 25 см и 15 см при толщине конструкции h ≥ 15 см. Поперечная арматура проходит перпендикулярно главной арматуре. Она должна составлять не менее 20% сечения главной арматуры. Поперечную арматуру следует устанавливать с шагом sq ≤ 25 см. Конструктивная арматура находится со стороны воздуха подпорной стенки, а в плите подошвы — снизу. Здесь особенно подходят арматурные сетки с квадратными ячейками (сетки Q). Кроме того, на верхнем конце стены должно быть установлено концевое армирование из двух стержней, например, диаметром 14 мм, которые должны быть закреплены хомутами. Арматура вертикальной стены связывается в большинстве случаев S-образными крюками или хомутами. В плите подошвы для закрепления верхней арматуры устраиваются поддерживающие элементы (рис. 44).
Рис. 44. Армирование угловой подпорной стены В подпорных стенах большой высоты арматура подошвы и арматура стены должны устанавливаться отдельно с соединительной арматурой. При этом соединительная арматура должна так далеко выступать за верхнюю грань плиты подошвы, чтобы выдерживался размер перехлеста ls с арматурой стены. Он соответствует, как правило, длине заанкеривания ls. В подпорных стенах с подошвой со стороны воздуха (см. рис. 43) стена со стороны грунта и подошва снизу работают на растяжение. Арматура, нагруженная на растяжение при изгибе, устанавливается в соответствии с распределением усилий, конструктивная арматура устанавливается в стене со стороны воздуха, а в подошве — сверху. Если подпорные стены разделяются швами и герметизируются шовными лентами, то место расположения шва дополнительно должно армироваться хомутами (рис. 45). Расстояния между швами необходимо устанавливать в соответствии с ожидаемыми деформациями от усадки, ползучести и температурных перепадов. Подпорные стены, подверженные прямому солнечному облучению, требуют меньших расстояний между швами, чем те, которые находятся в защищенном от солнца положении.
Рис. 45. Укрепление хомутами места закладки шовной ленты Перекрытия Перекрытия разделяют сооружение на отдельные этажи. Как конструкции в виде пластин, они во многих случаях принимают на себя функцию обеспечения жесткости для сооружения. Перекрытия состоят из конструктивной части, нижней части перекрытия и верхней части перекрытия. Конструктивная частьобразует несущую конструкцию. Она имеет задачу передавать на опоры собственный вес и полезную нагрузку. Нижняя часть перекрытия состоит из штукатурки, деревянной обшивки или плитных материалов. Сюда же относятся необходимые конструкции для их крепления, такие, как несущий слой для штукатурки, реечный каркас и подвесные элементы. К верхней части относятся выравнивающие стяжки и устройство полов. Верхняя и нижняя части перекрытия выполняют задачу в основном по звукоизоляции и теплоизоляции. Конструктивная часть перекрытий возводится из сборных или монолитных плит перекрытий. Монолитные перекрытия выполняются из железобетона, иногда из преднапряженного бетона, причем промежуточные элементы (элементы заполнения) могут быть из нормального бетона, из легкого бетона или из керамических вкладышей. Массивные перекрытия выполняются из монолитного бетона, из сборных железобетонных конструкций и как сборно-монолитные конструкции. Среди массивных перекрытий различают в основном железобетонные полнотелые плиты, железобетонные многопустотные плиты, плитно-балочные перекрытия, железобетонные ребристые перекрытия, перекрытия по железобетонным балкам и сталекаменные перекрытия. Рис. 46. Опора на перекрытии из кладки Одноосно-напряженные плиты имеют опоры на противоположных двух стенах или ригелях. Нагрузки в значительной части воспринимаются такими плитами в одном направлении, в направлении пролета leff. При равномерно распределенной нагрузке на плиту нагрузка распределяется пополам на каждую опору (рис. 47). Это требует установки несущей арматуры в направлении пролета. На нагрузки, действующие поперек направления пролета, такие, как распределение нагрузки, в перпендикулярном направлении к несущей арматуре устанавливается поперечная арматура, называемая также распределительной арматурой. Она состоит из более тонких стержней, чем рабочая несущая арматура. Плитные перекрытия предпочтительно армируются арматурными сетками, которые имеют при одноосно-напряженных плитах более толстые стержни в направлении пролета и более тонкие стержни в поперечном направлении.
Рис. 47. Распределение нагрузки при одноосно- и двухосно-напряженных плитах Двухосно-напряженные плиты несут нагрузку в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Они могут опираться по четырем сторонам, по трем сторонам и, как консольные плиты, по двум взаимно перпендикулярным сторонам. Бетон и арматура у них работают в двух взаимно перпендикулярных направлениях leffx и leffy У плит, квадратных в плане, равномерно распределенная нагрузка l равномерно распределяется по всем опорам (рис. 47). У плит, прямоугольных в плане, главная нагрузка имеет место в направлении более короткого пролета. Если, например, соотношение пролетов по длине leffx и leffy составляет 1:2, то нагрузка F на более коротком пролете будет составлять 8/18 F, а на более длинном пролете 1/18 F (см. рис. 47). По этим нагрузкам должна рассчитываться арматура. Для двухосно-напряженных плит применяются в большинстве случаев арматурные сетки, имеющие приблизительно одинаковые диаметры сечения стержней. Лучшее соответствие распределению усилий может быть обеспечено при применении заказных сеток. Сборно-монолитные плитные перекрытия состоят из сборных плит толщиной минимум 4 см и статически работающего совместно слоя монолитного бетона. Такие плитные перекрытия подходят для однопролетных и неразрезных многопролетных перекрытий, которые работают как плиты на двух опорах, так и как плиты, работающие по двухосной системе. Готовые плиты изготавливаются на заводе железобетонных изделий с заданной длиной и шириной до 2,5 м. При изготовлении их на площадке они могут изготавливаться согласно размерам помещений. Они имеют полностью или частично необходимую нижнюю рабочую арматуру, а также связевую арматуру. В качестве связевой арматуры применяются решетчатые ригели из стали или прутковые ригели из арматурной стали. Они устанавливаются таким образом, что они выступают из сборных плит в монолитную часть бетона. При одноосно-напряженных плитах вся несущая арматура находится в сборных плитах. Стыки плит перед заливкой монолитного бетона должны армироваться стыковой арматурой (рис. 48). При двухосно-напряженных плитах несущая арматура имеется только частично в одном направлении сборных плит. В другом направлении несущая арматура в виде отдельных стержней должна укладываться после установки сборной части перекрытия в проектное положение (рис. 49). Верхняя арматура, как краевая арматура и как армирование углов или над колоннами, должна также устанавливаться по месту. После укладки арматуры производится бетонирование перекрытия монолитным бетоном на требуемую толщину.
Рис. 48. Одноосно-напряженная плита из предварительно изготовленных плитных полос
Рис. 49. Двухосно-напряженная плита из предварительно изготовленных плитных полос С помощью таких предварительно изготовленных конструкций сборно-монолитных перекрытий соединяются преимущества сборного строительства с преимуществами монолитного бетона. Укладка частично сборных плит производится без устройства опалубки и временных подпорок, количество которых и расстояния между которыми преимущественно зависят от пролета между опорами и толщины монолитного слоя бетона. Если применяются особые, допущенные строительным надзором решетчатые ригели, то возможно укладывать такие плиты пролетом до 5 м без промежуточных временных монтажных подпорок. Это особенно экономично при больших высотах этажей, так как капитальные затраты на решетчатые ригели, как правило, ниже, чем стоимость монтажных подпорок. В монтажном положении сборные плиты должны иметь опоры не менее 3,5 см. Это может происходить также и с опиранием на вспомогательные опоры. В окончательном проектном состоянии, т.е. после укладки монолитного бетона, глубина опирания должна соответствовать глубине опирания полнотелых плит. Это достигается за счет выпусков арматуры или решетчатых ригелей. Грибообразные перекрытия — это железобетонные плиты толщиной минимум 15 см, точечно опирающиеся на равномерно установленные краевые и внутренние колонны. Колонны могут в районе оголовка иметь проходящее вокруг колонны утолщение, которое придает конструкции форму гриба (рис. 50). Если утолщение у колонн отсутствует, то говорят о безригельном плоском перекрытии (рис. 51).
Рис. 50. Грибовидное перекрытие
Рис. 51. Плоское перекрытие Рис. 52. Многопустотное плитное перекрытие Плитные балочные перекрытия Плитные балочные перекрытия в сечении состоят из железобетонной полнотелой плиты с железобетонными плитами с нижней стороны (рис. 53). Балки имеют минимальное расстояние друг от друга более чем 70 см, их максимальное расстояние друг от друга может быть более 3 м.
Рис. 53. Плитно-балочное перекрытие Плита должна иметь толщину не менее 7 см. В направлении пролета, которое проходит, как правило, поперек балок, плиты имеют несущую арматуру. Кроме того, плиты необходимо присоединить к балкам так, чтобы не было сдвига. У плитно-балочных перекрытий балки могут быть относительно тонкими, так как связь балки с плитой препятствует их боковому отклонению. Плитно-балочные перекрытия могут часто выполняться как сборные элементы, причем арматура может быть предварительно напряженной. Из соображений транспортировки ширина плит выбирается равной около 2,5 м. Балки могут быть выполнены с выступающими четвертями на 1,25 м или в виде боковых ребер. Эти сборные элементы называют плитами 2Т или, соответственно, швеллерными плитами 9 (рис. 54).
Рис. 54. Сборные плиты формы 2Т Рис. 55. Ребристое перекрытие из монолитного железобетона Железобетонные ребристые перекрытия допустимо применять только для полезной нагрузки до 5 кН/м2. Глубина опирания несущих ребер должна составлять не менее 10 см. Если перекрытие на опоре нагружено продолжающимися кверху ограждающими стенами, то необходимо устройство бетонной полосы, которая часто выполняется в виде краевого анкера. При неразрезных ребристых перекрытиях в районе внутренних опор требуется устраивать уширение ребер или массивную поперечную полосу. Железобетонные ребристые перекрытия могут иметь одноосное и двухосное напряженное состояние. При двухосном напряженном состоянии продольные и поперечные ребра перекрещиваются на одинаковых или на приблизительно одинаковых расстояниях. Более часто применяющийся вид одноосно-напряженных плит, как правило, при пролетах между ребрами до 4 м или когда полезная нагрузка не превосходит 2,75 кН/м2, не имеет при пролетах между опорами до 6 м поперечных ребер. При больших пролетах между опорами поперечные ребра устраивать необходимо. Расстояние между ними lsq зависит от полезной нагрузки, от расстояния между продольными ребрами и от толщины перекрытия. Расстояние между поперечными ребрами в свету не должно превосходить 10-кратную толщину плиты перекрытия h0. Железобетонные ребристые перекрытия могут быть выполнены с промежуточными элементами заполнения или без них, как из монолитного бетона, так и с применением предварительно изготовленных элементов-ребер. В случае применения монолитных ребристых перекрытий без промежуточных элементов-вкладышейтребуется использование опалубки, которая имеет форму, соответствующую форме сечения перекрытия. Для этого применяют, как правило, стальные опалубочные листовые элементы и опалубочные формы. В случае применения монолитных ребристых перекрытий с промежуточными элементами-вкладышами пространство между ребрами заполняется вкладышами из легкого бетона или керамическими вкладышами (рис. 56). Керамические вкладыши для перекрытий или легкобетонные камни снабжены выступающими опорными четвертями. Они укладываются на полную или полосовую опалубку. В промежутки между опорными четвертями и боковыми сторонами вкладышей устанавливается рабочая арматура и укладывается монолитный бетон. Среди вкладышей для монолитных бетонных ребристых перекрытий различают статически не работающие и статически совместно работающие промежуточные элементы.
Рис. 56. Монолитное ребристое перекрытие с промежуточными элементами Статически не работающие совместно с перекрытием вкладыши служат для улучшения звуко- и теплоизоляции перекрытия. Над статически не работающими совместно элементами необходимо устраивать сжатую плиту из монолитного бетона с поперечной арматурой толщиной не менее 5 см. При статически работающих совместно промежуточных элементах-вкладышах, как, например, при соответственно отформованных керамических вкладышах, устройство монолитной сжатой плиты над перекрытием не является необходимым. Керамические вкладыши усилены в верхней их части. Кроме того, они имеют выступы стыковых швов, которые бетонируются совместно с ребрами. Это образует сжатую зону. Требуемая согласно DIN 1045 поперечная арматура в этом случае укладывается в выемки, образованные выступами вкладышей в поперечном направлении. Ребристые перекрытия с предварительно изготовленными сборными ребрами требуют установки на определенных расстояниях поперечных подпорок. Между целиком или частично предварительно изготовленными ребрами, которые снабжены рабочей арматурой и арматурой, работающей на сдвиг, укладывают керамические вкладыши перекрытий или промежуточные элементы из бетона (рис. 57). Они в большинстве случаев сидят фальцем на сборных ребрах, заполняющих нижнюю часть вкладыша. После укладки сборных конструкций бетонируют пространство в верхней части ребер. Аналогично ребристым перекрытиям из монолитного бетона промежуточные элементы могут статически работать или не работать совместно с ребрами. В соответствии с этим устраивается сжатая плита из монолитного бетона или вместо нее на сжатие работают усиленные в верхней части вкладыши и бетонируемые стыковые швы.
Рис. 57. Ребристые перекрытия со сборными ребрами Рис. 58. Перекрытие из прислоненных друг к другу сборных балок В железобетонных балочных перекрытиях из монолитного бетона подобно тому, как это имеет место в ребристых перекрытиях из монолитного бетона, укладываются промежуточные элементы с опорными брусками (рис. 59). В свободное пространство между их боковыми плоскостями устанавливается арматура и укладывается монолитный бетон. За счет формы вкладышей сжатая зона балок, как правило, расширяется. В некоторых особо допущенных к применению системах сборных элементов для уширения сжатой зоны встраиваются усиленные в верхней части вкладыши с замоноличиваемыми раствором швами.
Рис. 59. Балочное перекрытие из монолитного бетона В случае балочных перекрытий со сборными балками и вкладышами пространство между балками и вкладышами после укладки должно быть забетонировано (рис. 60). Часто вкладыши формуются таким образом, что балки получают уширенные сжатые зоны из монолитного бетона. Так как верхний слой бетона в нормальном случае не требуется, поверхности вкладышей в неотделанном состоянии перекрытия видны сверху. Балки состоят в большинстве случаев только в их нижней части из готового бетона. С помощью выступающей арматуры, работающей на сдвиг, образуется хорошая связь с монолитным бетоном.
Рис. 60. Перекрытие из сборных балок и вкладышей Сталекаменные перекрытия Сталекаменные конструкции изготавливаются в большинстве случаев из статически совместно работающих керамических вкладышей перекрытия, отчасти также с применением вкладышей из бетона шириной не более 25 см (рис. 61). Керамические или бетонные вкладыши в верхней части или через всю высоту сечения формуются таким образом, чтобы они могли воспринимать силы сжатия. При изготовлении перекрытия для этой цели заливаются бетоном выемки стыковых швов. При больших нагрузках в эти стыковые швы необходимо укладывать поперечную арматуру. Сталебетонные перекрытия кроме монолитного бетона изготавливаются из плитных сборных элементов, которые предлагаются на рынке под названием керамо-элементных перекрытий. Элементы изготавливаются на заводах толщиной от 16,5 до 24 см и имеют требуемую длину при ширине до 2,5 м. При толщине перекрытий, например, в 24 см можно перекрывать пролеты помещений до 7,30 м. Монтажные подпорки, как правило, не являются необходимыми, что не касается, однако, краевых подпорок вдоль перемычек с каналами для роль ставен, обычных перемычек и надоконных частей стен. В местах выступающих балконов для размещения верхней арматуры поверх плоских перекрытий устраивается массивная полоса из бетона.
Рис. 61. Сталекаменное перекрытие Одноосно-напряженные плиты Армирование одноосно-напряженных плит состоит из главной арматуры и поперечной арматуры (рис. 62). Рабочей арматурой называются стержни, расположенные в направлении пролета и воспринимающие растягивающие напряжения при изгибе. Поперечная арматура устанавливается под прямым углом к рабочей арматуре и служит для распределения нагрузок. Кроме того, поперечная арматура воспринимает нагрузки, действующие поперек направления пролета. Поэтому рабочая арматура называется также главной или несущей арматурой, а поперечная арматура называется распределительной арматурой. Для армирования плит действительны указания по армированию согласно DIN 1045 (табл. 9).
Рис. 62. Положение арматуры
Главная арматура состоит из несущих стержней, диаметр которых и расстояния между которыми следует принимать согласно арматурному чертежу. При укладке стержней нельзя нарушать указания по максимальным и минимальным расстояниям между стержнями. Сечение главной арматуры дается на 1 м ширины полосы плиты и обозначается кратко аs. Поперечная арматура состоит из стержней меньшей площади сечения. В арматурных сетках со склада допустимые расстояния между стержнями и сечения согласно DIN 1045 учитываются уже при изготовлении сеток. Дополнительное армирование — это, например, армирование краев, добавочное армирование или нижнее армирование консольных плит. Краевое армирование устраивается как верхнее армирование на конечных опорах. Оно является защемляющим армированием и служит для восприятия нагрузок при непредвиденных защемлениях плиты, например в каменной кладке. Краевую арматуру называют также обрывной арматурой. Ее длина должна составлять около 1/4 ширины пролета плиты, ее сечение должно составлять не менее 25% сечения пролетной арматуры (рис. 63). Для этого часто применяются остатки сеток.
Рис. 63. Краевая арматура Добавочная арматура под отдельными и полосовыми нагрузками задается, как правило, в арматурных чертежах. Если это не имеет места, то необходимо стержни располагать в продольном и поперечном направлении. Добавочная арматура по свободным неопертым краям плит, например у консольных плит, состоит из арматуры вдоль края и хомутов обрамления. Для обрамления краевой арматуры могут применяться закладные хомуты или соответствующим образом изогнутые арматурные стержни, причем свободная длина хомута должна соответствовать двойной толщине плиты (рис. 64).
Рис. 64. Обрамляющая арматура на свободном крае плиты Добавочная арматура необходима также в местах отверстий и выемок, например у проемов для каминных труб. Также и консольные плиты должны иметь добавочное армирование. Добавочное армирование устанавливается как нижняя арматура. Для этого особенно подходят Q-сетки. Рис. 65. Установка арматуры при применении арматурных сеток Рис. 66. Расположение арматуры при использовании арматурных сеток (опорное армирование) Краевая арматура в углах плит усиливается, причем в большинстве случаев в качестве армирования углов применяют половину Q-сетки. Она должна укреплять углы от поднятия, так как при нагрузке возникает опасность выгибания углов. В надземном строительстве часто применяются двухпролетные плиты, нагрузка на которые является равномерно распределенной. При этом различают двухпролетные плиты с равными и с неравными пролетами. Неразрезные плиты с одинаковыми пролетами имеют в обоих пролетах пролетное армирование с одинаковым поперечным сечением арматуры и опорное армирование, которое, как правило, имеет большее сечение арматуры, чем пролетная арматура. Опорная арматура устанавливается симметрично по центру несущей стены. В случае неразрезных плит с неравными пролетами в пролетах меньшей длины пролетная арматура имеет меньшую площадь в сечении, чем в больших пролетах. Опорная арматура заходит дальше в меньший пролет, чем в пролет большей длины (рис. 67).
Рис. 67. Двухпролетная плита с однослойным армированием Если неразрезная плита подвешивается к прогону, то пролетная арматура должна отгибаться с небольшим уклоном и достаточно далеко заводиться над нижней арматурой прогона. Опорную арматуру вследствие частого расположения хомутов в прогоне следует выполнять из отдельных стержней. При этом следует учитывать, что отдельные стержни требуют большей длины заанкеривания, чем сетки. Если требуются большие сечения арматуры, то армирование может быть выполнено двухслойным. При штабельном расположении пролетной арматуры однослойная часть арматуры в районе концевой опоры всегда меньше, чем у средней опоры. Также и при двухслойном армировании на опорах опорная арматура выступает дальше в меньший пролет (рис. 68). При применении ступенчато расположенных сеток со склада, так называемых экономичных пролетных сеток, при однослойной арматуре площадь сечения арматурной стали может быть подобрана соответственно распределянию растягивающих усилий.
Рис. 68. Двухпролетная плита с двухслойным армированием Рис. 69. Однопролетная плита с консолью, однослойное армирование
Рис. 70. Однопролетная плита с консолью, двухслойное армирование Рис. 71. Двухосно-напряженная однопролетная плита Главная арматура образуется двумя слоями перекрещивающихся несущих стержней. При квадратном плане в обоих направлениях стержни имеют одинаковую площадь сечения. Прямоугольные плиты в направлении более короткого пролета более нагружены, чем в направлении более длинного пролета. Поэтому говорят о главном несущем направлении и второстепенном несущем направлении. В главном несущем направлении для наибольших расстояний между стержнями действуют правила для одноосно-напряженных плит. Арматурные стержни во второстепенном несущем направлении необходимо укладывать вторым слоем. В главном и второстепенном несущих направлениях для наибольших расстояний между стержнями действуют предписания для одноосно-напряженных плит. Угловая арматура, называемая также арматурой кручения, необходима для предотвращения образования трещин в углах плиты. Если угловая арматура устанавливается конструктивно, то сечение главной арматуры должно быть соответствующим образом увеличено. Краевая арматура на концевых опорах устанавливается так же, как и в одноосно-напряженных плитах. Для армирования двухосно-напряженных плит применяются в большинстве случаев арматурные сетки, причем армирование может быть выполнено однослойным или двухслойным (см. рис. 71). Рис. 72. Армирование мест перелома Лестничные плиты могут опираться на торцовые стены лестничных клеток и работать по всей длине лестничной клетки или лежать на площадках. Напряженные по всей длине лестничной клетки лестничные плиты называются лестничными плитами с одинаково защемленными площадками (рис. 74). Главная арматура проводится от опоры до опоры. У лестничных маршевых плит, которые опираются на площадки, работающие в поперечном направлении, главная арматура марша заанкеривается в плитах площадок (рис. 75). Площадки либо опираются по двум противоположным сторонам и одноосно напряжены, либо опираются по трем сторонам и напряжены по двум осям. Арматура из-за мест переломов выполняется в большинстве случаев из отдельных стержней. Главная арматура маршей и площадок может быть выполнена также из арматурных сеток. При этом следует учитывать, что сетки применяются без краевых выпусков или по краям должны быть установлены отдельные стержни. Часто в местах перелома для распределения усилий устанавливают непрерывно проходящие через этот участок дополнительные стержни. Установка арматуры Для армирования плоскостных конструкций, как, например, массивных плит, подходят преимущественно арматурные сетки, в особенности арматурные сетки со склада, потому что они всегда имеются в наличии. Армирование производится по проверенным арматурным чертежам. При применении сеток со склада для подготовки арматуры, кроме того, требуется эскиз разрезки (рис. 73).
Рис. 73. Схемы разрезки арматурных сеток со склада (фрагмент)
Рис. 74. Армирование плиты лестничного марша с равнозащемленными площадками
Рис. 75. Армирование плиты лестничного марша с площадками, опертыми на продольные стены и работающими в поперечном направлении При однослойном армировании сетками несущие стержни должны быть обращены к наружной поверхности бетона. При двухслойном армировании сетками несущие стержни могут располагаться в одной плоскости или в двух плоскостях (рис. 76). Укладка нижней арматуры производится, как правило, от одного угла пролета перекрытия при соблюдении предписанного перехлеста. Если пролет перекрытия опирается на железобетонную балку, то несущие стержни должны заходить в арматуру балки. При этом стержни поперечной арматуры в местах хомутов могут вырезаться. Укладка верхней арматуры производится так же, как и у нижней арматуры, однако она должна опираться на устойчивые поддерживающие каркасы, высота которых должна быть согласована с толщиной плиты и положением арматуры. Расстояния между поддерживающими каркасами зависят от жесткости арматуры и вида бетонирования. Арматура из более тонких стержней требует более коротких расстояний между поддерживающими каркасами, чем в случае более толстых стержней. Перед началом бетонирования арматуру должен проверить ответственный руководитель строительства.
Рис. 76. Несущие стержни при однослойном и двухслойном армировании Рис. 77. Железобетонная балка с вутом Балочные плиты — это балки, которые в верхней части расширены плитами (рис. 78). Несущая способность балочных плит основана на совместном действии балок и плит. Поэтому плиты и балки должны быть связаны между собой арматурой так, чтобы была обеспечена прочность на сдвиг. Толщина плит должна составлять минимум 7 см, а высота сечения балок не должна быть меньше 10 см. Балочные плиты, как правило, бетонируются за один рабочий проход. Различают односторонние и двухсторонние балочные плиты. Ширина балки (ребра) обозначается bw, общая толщина (высота) балочной плиты обозначается hl, а ширина плиты, которая совместно работает под нагрузкой, обозначается belf.
Рис. 78. Балочные плиты За счет прочного на сдвиг соединения возникающие в верхней части усилия сжатия при изгибе частично передаются на плиту. При этом получается большая площадь сечения, работающая на сжатие. Это приводит к тому, что линия нулевых напряжений смещается в сторону плиты и несущая арматура в растянутой зоне нагружается более эффективно. Если балочные плиты выполняются как неразрезные балки, то плита воспринимает напряжения сжатия при изгибе только в пролетах. В районе опор плита находится в растянутой зоне, причем силы сжатия должны восприниматься только балкой с шириной сечения bw. Если невозможно устройство балочных плит с плитой сверху, то ребро может устраиваться и над плитой. При этом говорят о железобетонном прогоне сверху (рис. 79). В случае железобетонного прогона сверху плиты, как балки на двух опорах, все усилия воспринимаются только балкой (ребром). Если балка является многопролетной, то в районе опор плита также участвует в работе по восприятию усилий сжатия при ширине сечения плиты bеff
Рис. 79. Балочные плиты плитой вниз Балки и балочные плиты — это конструкции, работающие преимущественно на изгиб, у которых нагрузка распределяется в продольном направлении. Арматура состоит в основном из продольной арматуры и хомутов. Кроме того, в высоких сечениях требуется также стержневая арматура. Продольная арматура может быть растянутой, верхней стержневой и монтажной. Растянутая арматура воспринимает усилия от изгиба. Она может состоять из отдельных стержней или из пучков арматуры, суммарное сечение которых обозначается As. Арматурные стержни растянутой арматуры могут быть расположены не более чем в два слоя один над другим, причем минимальные расстояния между стержнями должны выдерживаться. По форме изгиба различают прямые и отогнутые стержни. Прямые стержни воспринимают силы растяжения, а отогнутые стержни — дополнительно в местах отгибов — усилия сдвига. Стержни отгибаются в большинстве случаев под углом в 45°. В случае высоких балок отгибы целесообразно устраивать под углом 60°. Отогнутые стержни по возможности следует располагать внутри, а в углах хомутов должны устанавливаться только прямые стержни. Растянутая арматура в соответствии с распределением усилий может располагаться ступенчато, причем ступенчатое окончание стержней может быть с прямыми концами стержней или с отогнутыми концами стержней. При этом концы стержней должны быть заанкерены в бетоне на соответствующую длину заанкеривания. Много стержней меньшего диаметра дают лучшую ступенчатую градацию, чем меньше их количество большего диаметра. Часть растянутой арматуры необходимо вести от опоры до опоры, а именно на концевых опорах — минимум одну треть всего количества растянутых стержней, а у промежуточных опор — одну четверть от всех растянутых стержней. Если для восприятия сдвиговых усилий применяются отогнутые стержни, то места отгибов должны располагаться на расстоянии от опор согласно DIN 1045 (рис. 80). Отогнутые стержни только тогда работают на сдвиг, когда они вблизи опор дополняются хомутами, расположенными на меньшем расстоянии, чем в пролете.
Рис. 80. Расположение арматуры в балках и балочных плитах Армирование ребер применяется для предотвращения трещинообразования на боковых поверхностях в балках и ребрах балочных плит высотой более 1 м. Оно состоит из продольных стержней, сечение которых должно составлять не менее 8% сечения растянутой арматуры. Стержни армирования ребер могут устанавливаться на расстоянии не более 20 см. Монтажная арматура обеспечивает связывание жесткого арматурного каркаса. Монтажные стержни устанавливаются в верхних углах хомутов. При неразрезных балках монтажные стержни по возможности не должны стыковаться, для того чтобы они могли использоваться для опорной арматуры. Если стыки неизбежны, то места стыковки должны располагаться от концевых опор до середины пролета и выполнены с перехлестом. Хомуты служат преимущественно для восприятия сдвиговых усилий. Хомуты охватывают сечение балки по всей ширине и высоте, обеспечивают совместную работу сжатой и растянутой зон и помогают избежать усадочных трещин. Кроме того, они позволяют изготовить жесткий арматурный каркас. Арматура хомутов может состоять из отдельных стержней, из арматурных сеток или из хомутовых сеток. По форме выгиба различают открытые и закрытые хомуты. Чаще всего устанавливаются закрытые хомуты. Хомуты могут быть выполнены, например, двухразрезными и четырехразрезными. У низких, широких балок необходимо применение многоразрезных хомутов (рис. 81). Хомуты могут устанавливаться вертикально или наклонно, в основном под углом 45° к оси балки. Расстояния между хомутами принимаются по арматурным чертежам. Замыкание хомутов должно производиться по примерам изготовления, приведенным в Нормах (рис. 82).
Рис. 81. Установка хомутов
Рис. 82. Замыкание хомутов Железобетонные балки Железобетонные балки выполняются как однопролетные балки, неразрезные (многопролетные) балки и консольные балки (рис. 83). Силы растяжения при изгибе воспринимаются продольной арматурой, сдвиговые усилия воспринимаются вертикальными хомутами, отогнутыми стержнями или наклонными хомутами. Часто расстояния между хомутами уменьшают в направлении опор.
Рис. 83. Армирование неразрезной балки Арматура может изготавливаться заранее или устанавливаться отдельными стержнями в опалубку. Предварительное изготовление арматурных каркасов производится в следующем порядке. § Установка монтажных козел на соответствующем расстоянии друг от друга. § Укладка монтажных стержней. § Разметка расстояний между хомутами на монтажных стержнях с учетом изменяющихся расстояний. § Надевание хомутов и привязывание их монтажной проволокой. § Укладка прямых и отогнутых продольных стержней. § Привязывание стержней в местах пересечений. § Установка нижних и боковых дистанционных прокладок. § Проверка арматурного каркаса по чертежу. § Обозначение каркаса позиционной маркой. Постержневое изготовление каркаса в опалубке производится в порядке следующих операций. § Очистка опалубки. § Установка дистанционных прокладок на опалубке. § Установка хомутов и отгибание их концов. § Установка верхних угловых стержней или монтажных стержней. § Укладка дистанционных прокладок для нижней арматуры. § Установка прямых и отогнутых продольных стержней. § Укрепление боковых дистанционных прокладок. § Выгибание открытых концов хомутов. § Устройство концевых крюков. § Выравнивание арматуры и связывание ее в узловых точках. § Проверка арматуры по чертежу. Балочные плиты Армирование однопролетных балочных плит производится так же, как и в балках. При неразрезных балочных плитах около половины опорной арматуры укладывается вне ширины ребра, по обе стороны от ребра в плите. При этом следует учитывать, что для заанкеривания стержней получаются различные длины, так как большинство стержней в плите относятся к области связи I, а в ребрах — к области связи II. Кроме того, в районе промежуточных опор должно быть устроено сдвиговое армирование из хомутов, а не из отогнутых продольных стержней (рис. 84). Это устройство арматуры имеет то преимущество, что арматура укладывается в один слой и может быть образован промежуток для вибрирования. Высоту хомутов надо выбирать таким образом, чтобы защитный слой бетона плиты выдерживался бы и при двухслойном расположении арматуры.
Рис. 84. Защитное армирование
Рис. 1. Железобетонные конструкции Железобетон Железобетон — это связанный материал, чья несущая способность достигается за счет совместной работы стали и бетона. Стальные вложения, называемые арматурой, могут состоять из арматурной стали или арматурных сеток. Арматура воспринимает растягивающие усилия, повышает прочность на сжатие бетона и ограничивает трещинообразование в конструкции. Бетон может воспринимать только усилия сжатия. Он образует форму строительной конструкции, осуществляет защиту от коррозии арматуры и служит для пожарозащиты. Предпосылками для долговечной совместной работы стали и бетона, например, являются: § Примерно одинаковое температурное расширение стали и бетона в области обычных температур. § Прочное соединение между бетоном и арматурой вследствие сцепления (адгезии), сцепления за счет трения (сопротивление трению) и сцепления среза (дюбелеподобное зубчатое сцепление стальной поверхности и бетона). § Защита арматуры от коррозии окружающим ее бетоном (бетонное покрытие). Минимальные требования к строительным материалам и их применению предписываются DIN 1045 «Несущие конструкции из бетона, железобетона и преднапряженного бетона» следующие. § Следует учитывать минимальные классы бетона по прочности на сжатие в зависимости от классов экспозиции. § Следует придерживаться граничных значений содержания цемента и водоцементного отношения. § Наибольшее зерно заполнителя не должно превышать 1/3 наименьшего размера строительной конструкции. § Преобладающая часть заполнителя должна быть меньше, чем расстояние между стержнями арматуры или расстояния между арматурой и опалубкой. § Поверхность арматуры должна быть свободна от несвязанной ржавчины, масла, жира и прочих загрязнений, а также свободна ото льда. Так как конструкции в сооружении подвержены различным нагрузкам (действующим силам), то, соответственно, возникают различные напряжения от сил реакций. Большинство железобетонных конструкций, например балки, плиты и балочные плиты, работают на изгиб. При этом на основе внешней нагрузки возникают изгибающие моменты и поперечные силы, которые вызывают внутри балки напряжения растяжения при изгибе, напряжения сжатия при изгибе и напряжения сдвига. Эти напряжения часто выступают совместно, их распределение может быть представлено линиями главных направлений напряжений (траекторий) (рис. 2). Арматура должна быть расположена соответственно силовому потоку по линиям главных напряжений, что возможно только приблизительно.
Рис. 2. Напряжения (траектории) в железобетонной балке Для назначения размеров в строительстве из железобетона исходят из допущений, на которых основаны методы статических расчетов. При чистом изгибе образуется сжатая и растянутая зоны. В растянутой зоне сталь работает на растяжение. В сжатой зоне бетон работает на сжатие (рис. 3).
Рис. 3. Напряжения при чистом изгибе Прочность связи в бетоне обеспечивает одинаковые деформации при внешней нагрузке. Так как способность стали к растяжению значительно больше, чем у бетона, то он при превышении его прочности на растяжение в зоне растянутой арматуры начинает растрескиваться. Для того чтобы это не влияло на защиту арматуры от коррозии и на внешний вид конструкции, предписывается ограничение ширины раскрытия трешин. Это может быть достигнуто, например, путем назначение минимального армирования, уменьшения допустимого напряжения в стали, ограничения диаметра стержней арматуры и расстояния между стержнями. Несущая способность и долговечность железобетонных конструкций может быть повышена за счет применения более высоких классов прочности бетона. Положение и форма арматуры Армирование предполагает знание распределения усилий в железобетонных конструкциях. Положение и форма арматуры зависят от нагрузки и должны для каждой конструкции определяться отдельно. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 2262; Нарушение авторского права страницы
