Напрягаемую арматуру и ненапрягаемую арматура. Напрягаемая арматура, - что это такое, зачем она нужна

Прочность бетонной поверхности в процессе растяжения значительно уступает данному параметру при сжатии. Под чрезмерным перегрузом балка рушится от получения в растянутой области некоторого уровня напряжений еще до момента исчерпания прочности сжатого участка. Разрушение возникает быстро, вместе с формированием трещинообразных дефектов в бетоне посередине пролета либо под грузом.

Самым результативным средством, которое дает возможность применять сталь без снижения эксплуатационных характеристик ж/б конструкций, является напряжение в результате натяжки прутьев и обжима цементного раствора.

Назначение конструкций

В строительных работах для формирования ж/б каркасов все чаще стали использовать предварительно напряженную арматуру. Особенность ее напряжения в том, что рабочий элемент в начале процесса бетонировки испытывает натяжение в результате электротеплового или механического (домкратного) воздействия. По окончании затвердевания бетонной смеси данное натяжение убирается, из-за чего она, пытаясь вернуть свою исходную форму, передает бетону остаточную силу сжатия.

Такой вид ж/б материалов в сравнении с традиционными способен выдерживать многократно увеличенные нагрузки, обладает повышенной трещиностойкостью и жесткостью. Эти качества позволяют снизить непосредственное сечение каркасов, уменьшив таким образом расходование вспомогательных элементов: арматуры и цементной смеси.

Полученные в результате использования преднапряженной арматуры ж/б брусья, активно задействуются при выпуске комплексных ж/б конструкций для жилищно-гражданского строительного сектора (межэтажные перекрытия, основные части лестничных пролетов, балконов), конструировании водонапорных станций, ж/д шпал, цилиндровых баков, контейнеров для силосования и прочего.

Производство арматуры

Плоские и объемные каркасы производятся на арматурно-сварочных предприятиях и в специализированных мастерских, оборудованных высокоэффективным оснащением. На таких заводах рационализация состоит в производстве масштабной сборки элементов армирования с учетом допустимых размеров транспорта и грузоподъемных характеристик монтажно-наладочных агрегатов.

Формируя предварительное напряжение арматуры, в бетоне заблаговременно создают первоначальное обжатие по периметру каркаса или лишь в конкретной области, где присутствуют натяжные напряжения. Степень обжатия должна быль больше натяжных напряжений, которые возникают в бетонном пласте в процессе его эксплуатации (около 55 кГс/см2). Обжим бетонной подушки проводят за счет энергии упругого последействия, образующей напряженное состояние конструкции.

Напрягаемые элементы армирования делают из проволоки высокой прочности, а также однопрутковой или горячепрокатной стали. На выбор готовой продукции влияет категория оборудования, на котором производится ее натяжка.

При выпуске ж/б изделий с напряжением арматуры используют 1-осный и объемный обжим цементной смеси. 1-осный осуществляется проволочной связкой либо специальными стержнями, располагающимися по продольной оси продукции. Объемный - путем навивания нагруженной проволоки в разных направлениях. Кроме этого, допускается проволочное обвитие на готовом изделии, однако требуется дальнейшее предохранение элементов конструкции достаточным бетонным слоем.

Механический метод натяжения арматуры предусматривает растяжку ее под продольной нагрузкой, создаваемой домкратными узлами. Изделие первоначально натягивают до силы, равной 50% от проектной величины. Потом ее увеличивают еще на 10% и выдерживают 5 мин. После этого степень натяга снижают до проектного уровня.

Электротермический метод заключается в том, что растяжение арматуры происходит в результате электронагрева до некоторой температуры. По окончании термовоздействия горячий стержень устанавливается в упорах, которые эффективно препятствуют укорочению его длины при остывании. Затем после полного затвердевания бетона с арматурных стержней снимают крепежи, а сила натяжения переходит в бетонную плоскость.

Для этого метода натяжения применяют аппараты с параллельным и последовательным усилием на несколько стержневых опор. По сравнению с предыдущим способом, данная методика требует менее сложного оснащения и является не такой трудоемкой.

Принцип формирования напряженной арматуры осуществляется при соблюдении определенных закономерностей.

1. За счет скрепления стержней радиусом 1,2-1,5 мм с цементной смесью. При использовании более крупных элементов армирования крепление осуществляется в результате образования на ней дополнительной шероховатости, обвиванием специальными прядками из 2-3 проволочных материалов или применением переменно-профильных конструкций.
2. В результате скрепления прутьев с бетоном, который усилен вспомогательными анкерными узлами.
3. За счет напряженного воздействия на бетон анкерными узлами, размещенными на концах арматуры.

Преимущества напряженных ж/б каркасов

• . значительное уменьшение количества стали (30-45%);
• . повышенное сопротивление возникновению трещин, предотвращающее коррозионное разрушение конструкций, функционирующих в агрессивных средах и требующих дополнительной непроницаемости для жидкостей и газов;
• . возрастание уровня жесткости и уменьшение прогибания;
• . уменьшение объемов бетонной смеси и веса конструкций в результате использования высокомарочного цемента;
• . минимизация габаритов поперечных сечений функциональных частей конструкции и рационализация их применения.

В строительстве при изготовлении железобетонных конструкций широко применяется предварительно напряженная арматура. Предварительное напряжение заключается в том, что рабочая арматура перед бетонированием натягивается электротермическим способом или специальными домкратами. После затвердения бетона натяжение арматуры снимается. Она при этом стремится занять свое первоначальное состояние и передает окружающему бетону часть сжимающих усилий.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными могут выдерживать более значительные нагрузки. Это позволяет уменьшить сечение самой конструкции, а, следовательно, сократить расход арматуры и бетона.
Железобетонные брусья, при изготовлении которых была использована преднапряженная арматура, широко применяются при производстве сборных железобетонных конструкций, которые используются в жилищном и гражданском строительстве (плиты междуэтажных перекрытий, элементы лестниц, балконов), а также для сооружения водонапорных башен, железнодорожных шпал, цилиндрических резервуаров, силосов, сводов оболочек и пр.Плоские или пространственные арматурные каркасы и сетки изготавливаются на арматурно-сварочных заводах или в специальных арматурных мастерских, оснащенных высокопроизводительным современным оборудованием. На этих предприятиях рационально производить укрупненную сборку элементов арматуры, но при этом необходимо учитывать допускаемые габариты транспорта и грузоподъемность монтажных механизмов.
При изготовлении предварительно напряженного изделия в бетоне необходимо создать предварительное обжатие по всему сечению конструкции или только в той зоне, где действуют растягивающие напряжения. Величина этого обжатия должна превышать значение напряжений растяжения, возникающих в бетоне во время его эксплуатации и обычно составляет 50 – 60 кГс/ кв. см. Обжатие бетона осуществляют с помощью сил упругого последействия, которые создает напряжение арматуры.В качестве напрягаемой арматуры обычно применяют высокопрочную проволоку, прутковую или горячекатанную арматурную сталь. Выбор арматуры зависит от типа изделия и оборудования, которое используется для натяжения арматуры.При изготовлении преднапряженных железобетонных изделий применяют одноосное или объемное обжатие бетона. Одноосное обжатие выполняется пучками проволок или отдельными стержнями, которые располагаются вдоль продольной оси будущего изделия. Для объемного обжатия используют навивку напряженной проволоки в нескольких направлениях. Проволоку еще можно навивать на готовое изделие, но с последующей защитой арматуры определенным слоем бетона.Многих людей может заинтересовать вопрос, как сделать преднапряженную арматуру? Для этого существуют различные способы: механический, электротермический, электромеханический, химический.При механическом способе арматуру растягивают осевой нагрузкой, которую создают домкратами или натяжными устройствами. Арматуру сначала натягивают до усилия, составляющего пятьдесят процентов проектного напряжения. Затем это натяжение доводят до величины на десять процентов большей, чем проектное напряжение и выдерживают арматуру в таком состоянии пять минут. Затем натяжение уменьшают до проектной величины.Электротермический способ натяжения состоит в том, что арматуру удлиняют за счет электрического нагрева до определенной температуры. Затем нагретый стержень закрепляется в специальных упорах, препятствующих укорочению стержня после его охлаждения. Арматурные стержни освобождаются от упоров после отвердения бетона, а усилие натяжения передается от арматуры на бетон. Для электротермического натяжения арматурных элементов используют установки с одновременным или последовательным натяжением сразу нескольких стержней. По сравнению с механическим способом, этот метод обладает преимуществами и по простоте оборудования, и по трудоемкости.Передача предварительного напряжения от арматуры на бетон происходит тремя способами:
С помощью сцепления арматурных стержней диаметром 2,5 – 3 миллиметра с бетоном. Если используется арматура большего диаметра, то сцепление обеспечивается за счет устройства вмятин на поверхности арматуры, свивкой специальных прядей, состоящих из двух – трех проволок или использованием арматуры переменного профиля.
С помощью сцепления арматурных прутьев с бетоном, усиленного еще дополнительными анкерными устройствами.
С помощью передачи на бетон усилий натяжения посредством анкерных устройств, расположенных на концах арматурных элементов и без учета сцепления бетона и арматуры.

Страница 4 из 6

При проектировании балок прежде всего должны быть выбраны тип расположения арматуры и способ создания предварительного напряжения - натяжение на упоры или на бетон. Для предварительно напрягаемой арматуры применяют сталь высокой прочности, так как вследствие потерь предварительного напряжения из-за ползучести и усадки бетона в арматуре при натяжении необходимо создавать большие напряжения. Кроме того, использование высокопрочной арматуры резко снижает расход металла.

Пучки из проволок применяют для конструкций с натяжением арматуры как на упоры, так и на бетон. Проволоки располагают в пучке концентрически с плотной обмоткой каждого ряда спиралью из тонкой проволоки (рис. 6.23, а); с оставлением полости в средней части пучка для прохода раствора при инъектировании или бетонировании пучка (рис. 6.23, б, в); применяют в виде готовых прядей с параллельными проволоками или витых прядей (рис. 6.23, г). Для улучшения сцепления арматуры с бетоном пучок можно разделить на отдельные пряди с обеспечением их взаимного положения фиксаторами, например, в виде крестов из обрезков арматуры (рис. 6.23, д).

Рис. 6.23 - Расположение проволок в пучках

На концах пучков из параллельных проволок или прядей устраивают концевые анкеры, служащие для натяжения пучков и для закрепления их концов после натяжения. Конусный анкер (рис. 6.24, а) состоит из колодки (1) с коническим отверстием и конусной пробки (2), входящей в это отверстие. Проволоки пучка проходят через щель между колодкой и пробкой и закрепляются в домкрате. После натяжения пучка пробку запрессовывают в колодку при помощи домкрата, зажимая проволоки и обеспечивая их закрепление.

Рис. 6.24 - Конусные анкеры

Можно применять в конструкциях с натяжением арматуры на бетон в качестве постоянных концевых закреплений пучков, а в конструкциях с натяжением арматуры на упоры в качестве инвентарных закреплений пучков на упорах. Для мощных пучков, состоящих из прядей, используют конусные анкеры, имеющие в конусных пробках пазы для каждой пряди (рис. 6.24, б). Такие анкеры закрепляют до 12 семипроволочных прядей из проволок d = 5 мм.

Надежное закрепление арматуры достигается с применением холодной высадки на концах проволок, образующей бочкообразную головку, диаметр которой в 1,5 раза превышает диаметр проволоки. Для закрепления проволок достаточно пропустить их сквозь анкер так, чтобы головки опирались на него (рис. 6.25). Основная часть такого анкера - пакет из пластин (1), в которых сделаны полукруглые пазы для проволок (5). Пластины стянуты болтами (2), на наружной поверхности пакета имеется резьба, на которую навинчивают стальное кольцо-корпус (4) анкера. Внутреннюю резьбу корпуса в верхней части используют для закрепления тяжа домкрата. На наружную резьбу корпуса навинчивают гайку (3), с помощью которой фиксируют усилие натяжения пучка.

Рис. 6.25 - Сборный натяжной анкер для пучка из 48 проволок с высаженными головками

Для конструкций с натяжением арматуры на упоры предусматривают дополнительное закрепление мощных пучков в бетоне, так как одного сцепления арматуры с бетоном недостаточно. Для этого применяют промежуточные анкеры, чаще всего каркасно-стержневые МИИТа.

Закрепляет пучок в бетоне благодаря расчленению его на отдельные пряди с небольшим числом проволок. При этом обеспечивается доступ бетона ко всем проволокам, которые трижды перегибаются в бетоне. Жесткость на перегибах, а также силы трения препятствуют продергиванию проволок.

В каркасно-стержневом анкере для пучка из 28 проволок d = 5 мм (рис. 6.26) пучок разделен на четыре пряди по семь проволок враждой Пряди поддерживают в разведенном положении диафрагмой (3) с пазами (6) и перегибают на ней в середине анкера, а также на скрутках из мягкой проволоки (1) в начале и конце анкера. Неизменность положения диафрагмы обеспечивают центральным стержнем (4). В стержне имеются отверстия (2) для заводки концов проволоки скруток. Чтобы скрутки не смещались при натяжении пучка, к концам центрального стержня приварены крестообразные упоры из планок или круглых стержней (5), которые служат также для сохранения рассредоточенного положения прядей и препятствуют скручиванию прядей по длине анкера. Планки / имеют размеры 10×15×56. Крест (8) выполнен из арматуры ∅8 (l = 55).

Рис. 6.26 - Каркасно-стержневой анкер

Преднапряженную арматуру можно разместить в бетоне рассредоточено - отдельными проволоками, прядями или малыми пучками. Конструкции с таким расположением арматуры называют струнобетонными. Преимуществом этой арматуры по сравнению с мощными пучками является лучшая связь с окружающим бетоном, что позволяет отказаться от устройства специальных промежуточных анкеров. Кроме того, при рассредоточенном расположении арматуры в бетоне улучшается трещиностойкость конструкции и уменьшается опасность появления усадочных трещин вдоль арматуры.

Недостаток струнобетонных балок - большая трудоемкость арматурных работ, в особенности работ по установке и натяжению струн, а также необходимость в развитии растянутой зоны бетона для размещения большого числа арматурных элементов с обеспечением прохода между ними бетона при изготовлении конструкции.

Применение в качестве арматуры высокопрочной проволоки диаметром до 5 мм. вызвано в основном высокой стоимостью стержней большего диаметра, обладающих высокой прочностью. Упрочнение углеродистой проволоки достигается протяжкой ее в холодном состоянии через отверстия небольшого диаметра с последующей термической обработкой. Высокопрочные стержни большего диаметра изготовляют только с применением легированных сталей. Использование стержневой арматуры позволяет уменьшить трудоемкость арматурных работ и поэтому весьма желательно.

Концевые анкеры стержней для закрепления в упорах выполняют в виде парных коротышей или шайб из стали Ст. 3, приваренных к стержням. Иногда применяют закрепление концов стержней на упорах и захват их домкратами при помощи гаек, навинчиваемых на резьбу, предусматриваемую на самих стержнях. Такая анкеровка очень удобна, однако нарезка ослабляет сечение стержней, а высадка их концов на больший диаметр для исключения ослабления требует кузнечных работ, выполнение которых при большой длине стержней затруднительно. Стержневую арматуру натягивают специальными домкратами. Можно применить электронагрев стержней и натяжение за счет сокращения длины стержней при остывании. Стержневую арматуру можно успешно использовать для устройства предварительно напряженных хомутов. Вертикальный или наклонный стержень перед установкой в опалубку покрывают слоем битума с обмоткой бумажной лентой или помещают в полихлорвиниловую трубку для предохранения от сцепления с бетоном. На одном конце стержня предусматривают анкер в виде приваренной шайбы или двух коротышей, а на другом конце устраивают нарезку (рис. 6.27). Натяжение производят на бетон при помощи небольшого домкрата, который упирают в шайбу, установленную под гайкой. Натяжение хомута фиксируют навинчиванием гайки.

Рис. 6.27 - Конструкция предварительно напряженного хомута

После выбора типа предварительно напряженной арматуры проектировщик определяет расположение ее в бетоне балки.

Наиболее просты балки с одиночной прямолинейной арматурой, размещенной в нижнем поясе (рис. 6.28, a). Такая преднапряженная арматура выполняет основную задачу: воспринимает растягивающее усилие, возникающее при действии изгибающего момента, и обеспечивает прочность балки. Кроме того, воздействуя на сечения балки эксцентричным сжимающим усилием, арматура создает в сечениях сжимающие предварительные напряжения у нижнего волокна, достаточные для требуемой трещиностойкости балки.

Однако одиночная преднапряженная арматура не вполне отвечает требованиям, предъявляемым к мостовым конструкциям, и в большинстве случаев ее недостаточно, так как появляются растягивающие предварительные напряжения в верхнем волокне сечения, которые могут привести к образованию трещин в верхнем поясе балки. Несмотря на закрытие этих трещин при дальнейшем загружении балки постоянной и временной нагрузками, их все же следует считать нежелательными.

Рис. 6.28 - Схемы армирования преднапряженных балок

Кроме того, при перевозке и установке блоков на опоры, как правило, приходится опирать или подвешивать балки не за концы, а в точках, расположенных ближе к середине. В сечениях у этих точек возникают изгибающие моменты противоположного знака, вызывающие появление в верхнем поясе дополнительных растягивающих напряжений.

Поэтому наряду с основной преднапряженной арматурой, расположенной в нижнем поясе, часто оказывается целесообразным поставить и небольшое количество верхней предварительно напряженной арматуры (рис. 6.28, б). Эта арматура несколько уменьшает сопротивление сечений балки основным изгибающим моментам, так как создает сжимающие напряжения в верхнем поясе балки, которые складываются с напряжениями от полезной нагрузки.

При размещении напрягаемой арматуры из мощных пучков в сечении балки для обеспечения качественного бетонирования необходимо оставлять между пучками в свету расстояния не менее 6 см. в горизонтальном и не менее 5 см. в вертикальном направлении. Защитный слой бетона со стороны растянутой и боковых поверхностей должен быть минимум 4 см, а со стороны сжатой поверхности при наличии гидроизоляции - 3 см. Увеличение защитного слоя по сравнению с ненапрягаемой арматурой объясняется большей опасностью коррозии для пучков, состоящих из тонких проволок.

При создании преднапряжения в нижнем поясе балки возникают большие сжимающие напряжения, а в верхних волокнах бетона - растягивающие напряжения. В сечениях у середины пролета эти напряжения уменьшают изгибающий момент от собственного веса балки. У опор изгибающий момент невелик, поэтому целесообразно выключение части основной преднапряженной арматуры из работы в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Для этого можно освободить концевые участки пучков рабочей арматуры от сцепления с бетоном обмазкой битумом и обмоткой бумагой. Анкеры для закрепления концов этой арматуры в бетоне должны ставиться не у торцов балки, а в местах, где выключаемые пучки становятся ненужными по расчету (рис. 6.28, а, б).

Улучшение работы балки на поперечную силу может быть обеспечено приданием основной рабочей арматуре криволинейного или полигонального очертания (рис. 6.28, в). В этом случае на опорных участках усилие предварительного напряжения действует наклонно к оси балки, а вертикальная составляющая его вызывает появление в сечениях балки поперечной силы, направленной противоположно поперечной силе от внешней нагрузки. Суммарная поперечная сила становится меньше, что позволяет несколько уменьшить толщину стенки балок у опор при тех же значениях главных растягивающих напряжений и сократить расход металла на хомуты.

Кроме того, наклонная арматура позволяет рассредоточенно разместить анкеры на торце балки. Отвод арматуры в верхнюю зону у опор уменьшает плечо силы предварительного напряжения и, следовательно, величину предварительных напряжений на опорных участках, поэтому концевые участки рабочей арматуры можно не выключать из работы. Применение полигональной арматуры усложняет и утяжеляет конструкцию упоров, которые должны воспринимать усилие преднапряжения, передающееся на них с большим эксцентриситетом. В местах перелома осей полигональной арматуры требуется установка оттяжек, работающих на восприятие равнодействующей усилий в арматуре до и после перелома. При тонких стенках возможно зависание бетона на наклонных пучках и образование раковин при бетонировании балок.

Главные растягивающие напряжения целесообразно погашать силами, направление которых близко к направлению главных растягивающих напряжений. Этому требованию удовлетворяют конструкции с предварительно напряженными хомутами, устанавливаемыми под углом 60-70° к оси балки (рис. 6.28, г). Применение вертикальных хомутов уменьшает их эффективность, но упрощает изготовление балок.

Преднапряженные хомуты, обжимая стенку балки в вертикальном направлении, исключают появление трещин в бетоне от действия эксцентричной нагрузки на плиту Т-образного блока и позволяют в ряде случаев уменьшить толщину стенки. Для повышения прочности стенки при действии на плиту эксцентричной нагрузки хомуты смещают относительно середины стенки, что увеличивает плечо внутренней пары в сечении стенки.

Значительные местные растягивающие напряжения, возникающие у торцов балок в результате сосредоточенной передачи усилий предварительного напряжения основной рабочей арматуры на бетон, могут быть погашены с помощью поперечного обжатия стенки преднапряженными хомутами, которые обычно ставят более концентрированно у опор.

Для снижения трудоемкости арматурных работ можно применять способ непрерывного армирования, основная идея которого состоит в том, что с помощью специальной машины арматуру по одной-две проволоки с проектным натяжением наматывают на анкеры, закрепленные на упорах. После бетонирования и твердения бетона анкеры освобождают и усилие натяжения обжимает бетон. При непрерывном армировании можно легко получить экономию арматуры, обрывая часть ее в пролете (рис. 6.28, д). Анкеры могут быть горизонтальными трубчатыми, внутри которых находятся закрепляемые на упорах балки, или вертикальными, надеваемыми на консольные выступы в упорах.

Непрерывное армирование позволяет объединить работы по изготовлению, укладке и натяжению рабочей преднапряженной арматуры в одну операцию, выполняемую полуавтоматической установкой.

При натяжении арматуры на бетон пучки размещают в каналах по всей длине или на концах, где их закрепляют. Диаметр канала должен быть достаточным для свободного натяжения пучков без больших потерь на трение пучка о стенки канала, а также для прохода цементного раствора при инъектировании канала после натяжения. Для однорядного пустотелого пучка при инъектировании через отверстие в анкере с подачей раствора в полость пучка допускается превышение внутреннего диаметра канала над наружным диаметром пучка на 5 мм. В других случаях диаметр канала должен быть больше диаметра пучка не менее чем на 15 мм.

В настоящее время, как правило, применяют каналы с бетонными стенками, устраиваемые при изготовлении конструкции с помощью специальных каналообразователей, извлекаемых после приобретения бетоном достаточной прочности. В качестве каналообразователей применяют металлические и полиэтиленовые трубы, резиновые шланги.

Радиус отгиба пучков в каналах должен быть не менее 4 м. для исключения смятия бетона стенок канала и дополнительных напряжений в проволоках пучка в местах перегиба, а также уменьшения сил трения, возникающих здесь при натяжении пучков и вызывающих большие потери предварительного напряжения в средней части пучка даже при натяжении его одновременно двумя домкратами с обоих концов.

Концы арматурных пучков должны иметь отверстия для инъектирования в канал цементного раствора; возможно также устройство боковых отверстий с трубками.

При открытом расположении арматуры, например на дне корытообразного сечения, инъектирование заменяют заполнением каналов или устройством защитного слоя бетона после натяжения арматуры. Эти операции проще инъектирования и легче поддаются контролю. Недостатком размещения арматуры в открытых каналах является отсутствие предварительного напряжения в защитном слое бетона, укладываемом после натяжения арматуры. При действии на пролетное строение нагрузок в защитном слое возникают растягивающие напряжения.

В настоящее время балки, изготовляемые целиком, как правило, делают с натяжением арматуры на упоры. При этом исключаются мелкие трудоемкие операции по образованию каналов, вводу в них арматурных элементов и инъектированию цементного раствора, контроль качества которого затруднителен.

Арматура связана с бетоном непосредственно. Натяжение на бетон для пролетных строений с простыми балками применяют в основном в поперечно члененных конструкциях.

К атегория: Арматурные работы

Установка напрягаемой арматуры

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При выполнении арматурных работ следует строго соблюдать требования техники безопасности.

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

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

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

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

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

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

Арматуру — используемую в строительстве подвергают различной классификации. Это необходимо для того, что выбрать именно то, что необходимо под определенную конструкцию и вид работ.

Кроме деления по профилю, диаметру, и классу, существует также деление на ненапрягаемую и напрягаемую арматуру. Этот момент очень важен, поскольку компании, для которых основным бизнесом является продажа металлопроката , часто о нем забывает. Напряжение внутри арматуры достигается при помощи предварительного растяжения арматуры. Важно отметить, что с предварительным напряжением используют горячекатаную арматуру класса от А600 до А1000, а также холоднодеформированную В500 и Вр500, канатную Кр1400. Такая арматура имеет значительный диаметр и значение предела текучести. Это необходимо для того, чтобы арматура в процессе предварительного напряжения не теряла свои прочностные характеристики и не получила предельно допустимы деформации.

Предварительное напряжение в арматуре задается двумя способами.

1. Так называемый стендовый метод
2. Метод обжатия бетоном.

Стендовый метод

Первый разделяется на несколько методов: механический, электротермический, и электротермо-механический, то есть смешанный. Несмотря на кажущиеся , технология во многом у этих методов схожа друг с другом. При механическом методе арматуру натягивают на упоры и растягивают, после чего в форму заливают бетон, при наборе передаточной прочности арматуру отпускают. При сжатии бетон затормаживает арматуру, не давая ее окончательно сжаться. В итоге в арматуре появляются сжимающие усилия. Это крайне важно для элементов, работающих на растяжение. Электротермический во многом схож с механическим, только в это служат к арматуре подводят электричество и разогревают до высокой температуры, в процессе остывания задаются усилия обжатия арматуры. Смешанный является результатом одновременного использования и механического и электротермического.

Метод обжатия бетоном

Метод обжатия бетоном представляет собой метод, при котором элемент полностью набирает свою массу без использования арматуры, однако в нем оставляют отверстия, в которые вставляют пластиковые трубки. Таким образом, арматуру продевают через отверстия и растягивают, задавая напряжение. После этого пространство в отверстиях между арматурой и трубкой замоноличивают бетоном под давлением. Такой способ крайне эффективен для изготовления большепролетных конструкций, например, ферм промышленных и специальных зданий. Элементы с предварительным напряжением позволили расширить возможности строительства.