Заготовка арматуры
Армирование обычных сборных железобетонных конструкций и деталей осуществляется сварными сетками и каркасами, а предварительно напряженных — стержнями, проволочными струнами, пакетами, пучками, прядями, канатами, а также непрерывно намотанной арматурой.
Отдельными стержнями и струнами можно армировать конструкции любой длины. Натягиваемые поодиночке стержни и отрезки проволоки закрепляют индивидуальными зажимами. Из-за высокой трудоемкости и неравномерности натяжения армирование отдельными элементами применяют только при больших диаметрах и малом количестве натягиваемых стержней. При небольших диаметрах стали армирование производят пакетами, пучками, прядями и канатами. При использовании арматуры, состоящей из нескольких проволок, облегчается перемещение арматуры от места заготовки к опалубке и снижается трудоемкость процесса натяжения.
Пакетами называют группу проволок или проволочных прядей, концы которых временно закреплены в специальных зажимах таким образом, чтобы их взаимное расположение соответствовало принятому проектом в конструкции.
Пучками именуют ряд параллельно расположенных впритык друг к другу проволок, применяемых для армирования крупноразмерных конструкций ферм, безопорных галерей, эстакад.
Пряди и канаты представляют собой группу свитых проволок с определенным шагом свивки. Арматурные пакеты, пряди и пучки требуемой длины заготавливают на специальных механизированных установках и натягивают гидравлическими домкратами.
Наиболее производительным и экономичным по расходу металла является армирование конструкций непрерывно намотанной арматурой, называемое непрерывным армированием.
По характеру работы в железобетонных конструкциях различают арматуру рабочую, обеспечивающую достаточную прочность конструкций в процессе их эксплуатации, монтажную, предназначенную для соединения отдельных элементов рабочей арматуры между собой, а также для предохранения изделия от разрушения при перевозках и хранении на складах, и распределительную, связывающую между собой стержни рабочей и монтажной арматуры и способствующую равномерному распределению усилий в них.
В зависимости от способа соединения отдельных стержней между собой арматура бывает сварной и вязаной. Сварная арматура по сравнению с вязаной имеет следующие преимущества: 1) жесткое и прочное соединение рабочих, монтажных и распределительных стержней, что обеспечивает равномерное распределение напряжений в рабочей арматуре и более надежное ее заанкеривание; это позволяет отказаться от устройства крюков на концах стержней и уменьшить сечение распределительной арматуры; 2) при транспортировании и укладке арматуры, а также бетонировании изделий всегда соблюдается неизменное расстояние между стержнями; 3) из-за отсутствия крюков на концах стержней конструкция сварной арматуры проще вязаной; сварные сетки и каркасы состоят в большинстве случаев из прямых стержней, что позволяет упростить и полностью механизировать процесс их заготовки; 4) для изготовления и хранения сварных сеток и каркасов требуется меньшая производственная площадь; 5) благодаря уменьшению сечения распределительных стержней, ликвидации крюков и отсутствию потребности в вязальной проволоке расход металла на сварную арматуру примерно на 10—20% меньше, чем на вязаную; 6) себестоимость сварной арматуры по сравнению с вязаной ниже на 20—40%.
Обычные железобетонные конструкции армируют как плоскими элементами (плоскими сетками и каркасами) , так и пространственными каркасами:
1. Несущие сетки, размещаемые в растянутой зоне изгибаемых элементов (плит, настилов, панелей) в плоскостях, перпендикулярных действующим нагрузкам, проектируют целыми на все изделие. Такие сетки состоят из продольных рабочих и поперечных распределительных стержней. Унификация размеров веток позволила организовать выпуск товарных сварных плоских и свернутых в рулон сеток на специализированных заводах. Товарные сетки из стали различных диаметров с разным шагом позволяют значительно сократить объем работ по заготовке арматуры, выполняемой в арматурных цехах, и свести их в основном к резке и гибке рулонной сетки и последующей сборке пространственных каркасов. Рулонные и плоские товарные сетки выпускают из низкоуглеродистой холоднотянутой стали класса B-I и стержневой класса А-III диаметром 3-10 мм и шириной 0,9-3,5 м с продольной и поперечной рабочей арматурой, а также с одинаковыми диаметрами стержней в обоих направлениях. Рулоны поставляют массой 100-500 кг, а плоские сетки — длиной до 9 м.
2. Плоские каркасы в виде сравнительно узких элементов, располагаемых в плоскостях, параллельных действующим усилиям, изготавливают из нескольких продольных (нижних рабочих и верхних монтажных) и поперечных распределительных стержней. Ими армируют балки, прогоны, перемычки и другие конструкции прямоугольного сечения.
3. Пространственные каркасы бывают таврового, двутаврового, П-образного и замкнутого сечений (квадратные, прямоугольные и круглые). Каркасы таврового и двутаврового сечений балок, прогонов и других изделий изготавливают путем стыкования двух или трех плоских сеток и каркасов. П-образные каркасы, состоящие из двух вертикальных каркасов и горизонтальной сетки, изготавливают как составными, так и путем гнутья одной специально сваренной сетки. Конструкция цельного каркаса более прочна и жестка, а также проще в изготовлении. Каркасы прямоугольного и квадратного сечений колонн, стоек, прогонов и других конструкций состоят из продольных рабочих и монтажных стержней соединенных между собой хомутами. В зависимости от особенностей конструкции и применяемого оборудования такие каркасы изготавливают тремя способами: соединением продольных стержней замкнутыми хомутами, стыкованием четырех плоских элементов и гнутьем специально изготовленных плоских сеток. Каркасы круглого сечения труб, опор линий электропередач, контактных сетей и других конструкций проектируют из продольных стержней и распределительной арматуры в виде спирали.
4. В предварительно напряженных конструкциях различных видов предусматривают натяжение как рабочих и монтажных стержней (в подкрановых балках, шпалах и т. д.), так и одних рабочих стержней (в балках и фермах покрытий промышленных зданий). Натяжение двух видов стержней используют, как правило, при больших эксплуатационных нагрузках, воспринимаемых конструкцией. При натяжении одних рабочих стержней монтажную и распределительную арматуры выполняют в виде сварных сеток и каркасов.
Для получения наибольшей экономии металла при изготовлении предварительно напряженных конструкций следует применять сталь как можно более высоких марок, например проволоку круглую и периодического профиля с пределом текучести 1000—1600 МПа. Величина натяжения должна быть достаточно большой, но не более предела упругих деформаций, т. е. не более 0,9—1,0 предела текучести для мягких сталей и не более 0,65—0,75 для твердых сталей, не имеющих ярко выраженной площадки текучести.
В процессе изготовления предварительно напряженных конструкций необходима надежная анкеровка (закрепление) арматуры в изделии. Надежность анкеровки зависит главным образом от величины и площади сцепления арматуры с бетоном. Сила сцепления определяется физико-механическими свойствами бетона (прочностью, плотностью, расходом цемента и пр.), а площадь сцепления — размером сечения и поверхностью арматурных стержней. Тонкая круглая проволока диаметром 2,5—3,0 мм, имея большую удельную наружную поверхность, обеспечивает надежное сцепление (самозаанкеривание) при прочности бетона к моменту передачи усилий от натянутой арматуры 30-35 МПа. При использовании арматуры периодического профиля диаметром до 5 мм достаточна прочность бетона 20-25 МПа, а при больших диаметрах стержней — 30-35 МПа. В случае использования круглых стержней больших диаметров или менее прочных бетонов применяют дополнительные анкерующие приспособления (утолщение концов и средней части стержней, приварку шайб и коротышей на концах стержней и др.).
5. В случае, если соединение отдельных элементов зданий и сооружений предусмотрено путем сварки, сборные железобетонные конструкции снабжают закладными деталями. Закладные детали изготавливают в основном из сортового проката (стали полосовой, угловой, швеллеров и т. д.) с приваренными отрезками круглых стержней. В одних случаях закладные детали приваривают к арматуре конструкции, в других устанавливают самостоятельно.
6. Строповочные петли служат для захвата сборных изделий при транспортировании и монтаже.