Напрягаемая и ненапрягаемая арматура в чем отличие
§ 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.
Преднапряженная арматура в бетоне: особенности производства и применения
Традиционные железобетонные элементы иногда заменяются в строительстве более прочными аналогами, тоже выполненными из железобетона, но предварительно напряжёнными. Результатом становится улучшение характеристик и расширение функциональности материала. Благодаря особой технологии производства, преднапряженная арматура в бетоне лучше защищает материал от деформаций, дольше служит и может применяться для конструкций большого размера.
Особенности изготовления
Прочность бетона повышают с помощью арматуры, которая может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Однако первый вариант представляет собой пассивное армирование бетона, не защищающие конструкции от изгибающих и особенно динамических нагрузок. Обеспечить более эффективную защиту позволяет растягивание арматурной стали в железобетонном изделии и её избавление от натяжения в процессе застывания бетонного раствора. Сжимаясь, арматура влияет на железобетон, увеличивая предел его растяжимости, благодаря суммированию двух деформаций – предсжатия и растяжения.
Существует 3 способа натяжения арматуры.
Требования к арматуре
В роли преднапряженной необходимо использовать классы арматуры с высокой прочностью и незначительной текучестью. С учётом небольших потерь преднапряжения при изготовлении железобетонных конструкций значение этого показателя устанавливается выше. Распространённые виды арматуры – холоднодеформированная и горячекатаная упрочнённая, арматурная проволока, сварные каркасы и канаты. Профиль арматурных элементов может быть периодическим и гладким. Какую арматуру использовать для армирования, зависит от того какую роль она играет в железобетонной конструкции.
Напрягаемая арматура должна быть в виде цельных стержней.
Рекомендации по бетону
Для создания предварительно напряженных конструкций применяются бетоны с такими характеристиками:
Какой класс бетона использовать зависит от класса напрягаемой арматуры. При отсутствии необходимых данных о бетоне, его класс можно определить спустя 28 дней после его заливки.
Преимущества и недостатки материала
Причинами использования предварительно напряжённого железобетона могут стать такие преимущества армированных конструкций:
Кроме плюсов, у конструкций с применением предварительного напряжения есть и несколько серьёзных минусов. В том числе – сложность контроля армирования готовых элементов, трудоёмкий процесс изготовления и необходимость привлечения квалифицированных мастеров. Вес конструкций увеличивается по сравнению с железобетоном, изготовленным по традиционной технологии, но этот недостаток устраняется использованием пустотных конструкций и лёгких заполнителей.
Применение в строительстве
Предварительно напряжённый железобетон применяют в разных сферах строительства, изготавливая из него такие объекты:
Из этого же материала изготавливают подпорные стены и ограждающие панели. Подходит он и при необходимости усиления фундаментов зданий и лестничных маршей, построек и помещений, расположенных в сейсмоопасных и взрывоопасных районах. А для дополнительного повышения прочности каркасов зданий и тоннелей пользуются сборно-монолитными конструкциями, собранными из отдельных железобетонных элементов.
Изделия из преднапряжённого железобетона характеризуются большим количеством плюсов, что позволяет широко применять их в строительстве. А недостатки в основном связаны с недостаточным качеством изготовления, и могут компенсироваться ответственным отношением к производству. Чтобы избежать проблем и получить не только повышенную прочность, но и длительный срок эксплуатации, стоит доверять создание таких железобетонных конструкций профессионалам.
Напрягаемая арматура – Напряженная и напрягаемая арматура в плитах: расчет, ГОСТ, анкеровка
Для чего требуется предварительно напряжённое армирование
Арматура в изделиях может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Первый вид выполняет функцию пассивного армирования — оно не работает, пока плита не изогнётся от собственного веса или от воздействия поперечной нагрузки. Только в этот момент нижние армирующие стержни будут противодействовать растяжению, но бетон уже получит свою долю растяжения и отреагирует сетью мелких трещин.
Чтобы избежать их появления и повысить прочность плиты при воздействии изгибающих нагрузок, армирующие конструкции при изготовлении бетонных плит предварительно напрягают. Железобетон с напряжённой арматурой находится постоянно в активном состоянии.
Силы напряжения, сжимающие плиту в осевом направлении, компенсируют эксплуатационные силы, вызванные собственным весом и нагрузкой. Растрескивания в напряжённой плите практически не происходят, она способна выдерживать более высокие, чем ненапряжённая плита, нагрузки. Кроме того, напряжённую плиту делают тоньше (140 мм вместо 170), что снижает расход бетона.
Преимущества и недостатки
Среди основных преимуществ выделяют следующие:
Производство позволяет тратить гораздо меньше арматуры на данный материал.
Предварительно напряженный железобетон имеет и свои минусы:
Натяжение напрягаемой арматуры
При изготовлении плит (дорожных, перекрытия, аэродромных) применяют метод, называемый натяжение на упоры. Он заключается в том, что арматурные стержни, уложенные в форму до заливки бетона, подвергают растяжению. Его осуществляют двумя способами:
При механическом способе стержни анкеруют и растягивают гидравлическими домкратами. Заливают в форму бетон, уплотняют его и выдерживают до набора 70 %-й прочности. Затем зажимы снимают, и сила натяжения стержней через анкеры и рифление передаётся на бетон. Изделие становится плитой с предварительно напряжённой арматурой.
Электротермический способ заключается в пропускании через стержни тока большой силы. От его действия они разогреваются и удлиняются по оси. В этот момент заливают бетон. После его схватывания и упрочнения ток выключают, стержни остывают, но укорачиваться им мешает сцепление с бетоном, поэтому арматура напрягается. В промышленности чаще используют электротермический метод, как более простой.
Применение бетона в предварительно напряженном состоянии
Преднапряженный бетон используется в разных отраслях строительства для сооружения:
Из материала можно возводить телебашни.
Из такого бетона создают стены, панели ограждения, лестничные марши, основу фундаментов, колонны, столбы линий электропередач, каркасы подземных тоннелей и прочее. Напрягающий цемент для производства изделий из железобетона обеспечит дополнительную водонепроницаемость и прочность конструкции.
Анкеровка напряжённой арматуры
Анкеровку или установку на стержни анкерных элементов выполняют с помощью:
Требования к предварительно напряжённой арматуре
Для изготовления напряжённых железобетонных конструкций применяют специальные виды арматурной стали, обладающие высокими значениями рабочих напряжений (от 5000 до 7200 кгс/см²). В перечень этих материалов входят арматурные стали:
Классы стали на напрягаемую арматуру устанавливают нормативные документы, по которым выпускаются изделия, в частности, ГОСТ 25912-2015 и другие. Расчет напряженной арматуры производится при проектировании изделия. Отклонения замеряемых напряжений от проектных значений не должно превышать 10 %.
Железобетонные изделия с предварительно напрягаемой арматурой являются основными конструктивными элементами, аэродромов, многоэтажных и высотных зданий, и масштабных сооружений. Например, в нашем ассортименте любые плиты перекрытия доступны для вашего выбора.
Виды арматуры, ее применение
Что такое арматура?
На сегодняшний момент без использования арматуры не реализуется ни один строительный проект, даже маленький, не говоря о многоэтажном строительстве. Она используется для усиления самого бетона: стен, перекрытий, и, в первую очередь, фундамента.
Цена ее определяется многими параметрами, например: марка стали, из которой арматура сделана, диаметр, длина и размер.
Основные виды изделий из арматуры:
Контроль качества арматуры производится на предприятии-изготовителе. Согласно требованиям, химический анализ стали выполняется строго с каждого ковша плавки. Параметры качества регламентируются ГОСТом 5781-82.
Металлическая (железная) арматура.
Этот вид используется для строительства, как дачных домиков, так и городских многоэтажных зданий. Металлическая арматура, словно скелет железобетонного «организма» обеспечивает надежность возводимой строительной конструкции. Арматура данного вида изготавливается из углеродистой стали низкого легирования. Бывает гладкой или с насечками, поперечной и продольной. Поперечная не дает образоваться наклонным трещинам, а продольная — принимает растягивающие напряжения и противодействует образованию вертикальных трещинок в области растяжения конструкции. По условиям использования арматура делится на напрягаемую и ненапрягаемую. Для более знающих специалистов известны и такие подвиды металлической (железной) арматуры:
анкерная (закладные детали), рабочая (сечение ее определяется по расчету, принимает усилия в своих элементах от основной нагрузки), монтажная (устанавливается для соединения двух видов арматур: рабочей и конструктивной в каркасы/сетки), строительно-распределительная ( принимает усадку/расширение и температуру воздействия).
Какой тип арматуры и где она будет использоваться — это профессионалы определяют еще на стадии проектирования. Также можно классифицировать арматуру на ту, которая соединяется электросваркой, и ту, которая связывается особой вязальной проволокой. Сами же производители делят металлическую арматуру на шесть классов:
Стеклопластиковая (пластиковая) арматура.
Более ста лет при строительстве использовалась только стальная (железная) арматура. Однако, ее недостатки были всем очевидны — подверженность разным видам коррозии, огромный вес, высокая электро- и теплопроводимость. Новые технологии позволили начать производство инновационных материалов, которые по своим показателям превосходят арматуру из стали. Их технические и экономические параметры существенно отличаются в лучшую сторону. Одним из таких примеров является стеклопластиковая арматура.
С виду этот вид арматуры кажется неустойчивым и хрупким. Однако, это лишь предубеждение — по своим показателям она не только не уступает стальной коллеге, но и имеет собственные достоинства: небольшой вес и отсутствие коррозии.
Что же такое пластиковая арматура? Можно ли приобрести в Белгороде, и стоит ли она заявленной цены?
Собственно армирующим элементом данного изделия является неметаллическая арматура, в состав которой входят стекловолокна. Благодаря этому повышаются удельная прочность и уровень морозостойкости, а теплопроводность, наоборот, снижается. Уровень продаж стеклопластиковой арматуры растет не только на российском рынке металлопроката, но и на мировом — стабильно и верно.
Как армировать фундамент? Использование арматуры.
Важно: во всем каркасе необходимо скрепить не менее половины арматурных пересечений, а на углах стоит соединить полностью все стыки.
Расчет арматуры. Как выбрать диаметр прута?
Просчет нагрузки на фундамент, и, соответственно, выбор диаметра прутьев арматуры, производится специалистами на стадии разработки проекта. Если Вы решаете посчитать самостоятельно, то ниже — некоторые полезные данные. Зачастую, используется арматура 10-12 мм в диаметре, и реже — 14 мм. Для небольших построек допустимо использовать прутья 8 мм. После того, как принято решение по схеме армирования фундамента, очень важно верно просчитать нужное количество материала, чтобы не тратиться на лишнее, или, наоборот, не переплачивать за повторную доставку недостающего материала. В самом начале нужно посчитать, сколько понадобится ребристой арматуры. Для этого необходимо вычислить периметр дома, добавить к данной цифре длину внутренних стен, под которыми будет проложен фундамент, затем умножить полученный результат на количество прутьев в Вашей схеме. Для примера приводим расчет количества арматуры, нужного для закладки предполагаемого фундамента размером 5/6 м с одной пятиметровой внутренней стеной. Допустим, что схема армирования такова: 4 продольных прута (диаметр 12 мм). Итак, (5+6)*2=22 — периметр нашего здания 22+5=27 — общая длина фундамента 27*4= 108 — длина арматуры Если Вы планируете в процессе работы соединять между собой отрезки прута, то делать это можно только с большим нахлестом — не меньше 1 м. Обязательно учитывайте это в Ваших расчётах. Например, если каждый продольный прут каркаса будет иметь по одному соединению, то 4(кол-во прутьев в схеме)*5 (кол-во стен) = 20 Значит, получается двадцать соединений, следовательно, дополнительно потребуется еще 20 м арматуры. Прибавляем к нашему предыдущему результату и получаем итог: 108+20=128 м; Следующий этап — просчет необходимого количествава гладких прутов (диаметром в 8 мм) для поперечных горизонтальных перемычек и вертикальных стоек. Предположим, что расстояние между перемычками — полметра. Тогда, мы можем получить общее кол-во «армировочных колец», если разделим длину фундамента на расстояние между перемычками. 27/0,5 = 54 — получаем общее кол-во «армировочных колец» Если высота армировочной решетки — полметра, а расстояние между ее прутьями — 0,25 м, то просчет арматуры будет выглядеть таким образом: (0,5+0,25)*2 = 1,5 — периметр одного «кольца»; 54*1,5 = 81 м — общая длина арматуры. В расчетах обязательно стоит учитывать различные нахлесты и обрезки. Специалисты рекомендуют просто добавлять примерно 10% к получившемуся результату, так как рассчитать точное количество нахлестов, скорее всего, не удастся. 81+10%=89,1 Результат с округлением — 90 м. Однако арматура достаточно редко реализовывается на метраж. Гораздо чаще, мы платим именно за вес, а не за длину изделия. Дабы определиться с точным количеством, следует свериться с таблицей расчета арматуры. Она соответствует ГОСТам, как и большинство крупных предприятий-изготовителей металлопроката. В ГОСТе 5781-82 указана масса 1 метра изделия, а в ГОСТе 2590-88 регламентируется вес стальных кругов. Используя данную таблицу (ниже), возможно произвести просчет массы арматуры для фундамента: 128*0,888=113,664 кг — нужное количество ребристой арматуры диаметра 12 мм 90*0,395=35,55 кг — нужное количество гладкого прута диаметром 10 мм
Важно: во всем каркасе необходимо скрепить не менее половины арматурных пересечений, а на углах стоит соединить полностью все стыки.
Расчет арматуры. Как выбрать диаметр прута?
Просчет нагрузки на фундамент, и, соответственно Вес метра арматуры представлен в таблице выше — соотношение диаметра прута и массы 1 м. Зная вес арматуры по ГОСТ 5781-82, можно определить коэффициент армирования железобетонной конструкции (то есть отношение массы арматуры к объему бетона).
Как правильно вязать арматуру для фундамента?
Вес метра арматуры представлен в таблице выше — соотношение диаметра прута и массы 1 м. Зная вес арматуры по ГОСТ 5781-82, можно определить коэффициент армирования железобетонной конструкции (то есть отношение массы арматуры к объему бетона).
Как правильно вязать арматуру для фундамента?
Все просчеты выполнены и материал закуплен — пора приступать к работе. Существует три основных метода вязки арматуры в монтаже разнообразных каркасов и сеток: с помощью проволоки, с помощью сварки, и внахлёст. Обычно используется арматурный прут сечением 0,32 м. Кажется, что сварка — самый надежный и эффективный способ вязки арматурных прутьев. Однако, при рассмотрении выясняется, что данный способ имеет ряд серьезных недостатков. Например, Вам нужно будет привлечь к работе еще и сварщика, а это весомо увеличит расходы на строительство. Также, после сваривания серьезно страдает качество арматурных изделий, и это сказывается на свойствах фундамента целиком. Сварные соединения также легко повредить при использовании, например, строительных вибраторов, поэтому данный способ вязки считается малоэффективным.
Вязка арматуры собственными руками — технология, проверенная временем. Необходимо: вязальная проволока диаметром в 1 мм, крючок для вязки, пассатижи. Если по арматурному каркасу никто не будет ходить во время процесса заливки бетоном, тогда вместо проволоки можно использовать пластиковые хомуты. Последовательность действий:
Вяжем арматуру по правилам: