Армирование сборных железобетонных колонн. Особенности и назначение. Материалы для колонны
1.Устройство опалубки
Подъёмно-переставная опалубка
Скользящая опалубка
Объёмно-переставная опалубка
Катучая опалубка
Опалубка-облицовка
2.Арматурные работы
Монтаж ненапрягаемой арматуры
Армирование колонн
Армирование балок, прогонов и ригелей
Контроль качества работ и приёмка смонтированной арматуры
3. Монтаж строительных конструкций
Монтажные приспособления
Методы монтажа конструкций
Монтаж железобетонных конструкций многоэтажных каркасных зданий
1 Устройство опалубки
Опалубка – это форма, в которую на строительной площадке укладывают арматуру и бетонную смесь.
Опалубка должна быть прочной, жесткой, устойчивой, сохранять заданную проектную форму и размеры. Конструкция опалубки должна обеспечивать быструю ее сборку и разборку, а принятый вариант наиболее экономичным по сравнению с другими.
По признаку повторности применения различают опалубку инвентарную, т.е. многократно используемую и стационарную – используемую только для одного сооружения или конструкции. Одним из путей снижения стоимости опалубочных работ является ее многократное использование.
Деревянная дощатая опалубка имеет 10-кратную оборачиваемость, из водостойкой фанеры – 25-кратную, металлическая – 100- и 300-кратную, но имеет высокую первоначальную стоимость.
По материалу опалубки различают: дощатые, из водостойкой фанеры, металлические, из синтетических материалов и комбинированные.
По методу производства работ опалубка бывает:
Разборно-переставная;
Объемно-переставная;
Скользящая;
Подъемно-переставная;
Катучая;
Опалубка-облицовка.
Разборно-переставную опалубку, наиболее распространенную по сравнению с другими опалубками, применяют при возведении фундаментов, стен, колонн, балок, плит перекрытий и покрытий. Опалубка применяется мелкощитовая, крупнощитовая и блочная.
Мелкощитовая опалубка состоит из нескольких типов щитов: плоских, г-образных или криволинейных. Размеры щитов кратны модулю 100 мм по высоте (ширине) и 300 мм по длине.
Площадь щитов составляет до 2,0 м2, состоит из набора элементов крепления и поддерживающих устройств, масса элементов такой опалубки не превышает 50 кг. Сборка и разборка опалубки производится вручную.
С целью механизации опалубочных работ и снижения их трудоемкости, мелкощитовую опалубку можно предварительно собрать в крупноразмерные опалубочные панели или блоки, которые устанавливают и снимают краном.
В мелкощитовой опалубке можно собирать формы практически для любых бетонных и железобетонных конструкций. Универсальность опалубки достигается возможностью соединения щитов по любым граням.
Рис. 1.1. Мелкощитовая разборно-переставная опалубка:
а – плоские щиты; б – угловые щиты; в – элементы крепления; г – поддерживающие устройства; д – узел крепления щитов к схватке; е – узел соединения щитов; 1 – каркас щита; 2 – палуба щита; 3 – щит опалубки перекрытия в рабочем положении; 4 – схватка; 5 – телескопическая стойка; 6 – фермочка-прогон; 7, 8 – раздвижные прогоны; 9 – монтажный уголок; 10 – стойка угловая; 11 – тяги; 12 – конусная распорка; 13 – шайба; 14 – гайка; 15 – трубчатая распорка; 16 – накладка; 17 – крюк; 18 – клин; 19 – пружинная скоба
Для снижения трудоемкости работ мелкощитовую опалубку укрупняют и в проектное положение устанавливают с помощью крана.
Для возведения монолитных стен бескаркасных гражданских зданий применяют крупнощитовые опалубки «Гражданстроя», «Монолитстроя» и др.
Опалубка «Гражданстроя» состоит из щитов, элементов крепления, поддерживающих и вспомогательных устройств. Щиты опалубки имеют ширину 0,9; 1,2; 1,5 и 1,8 м, высоту – 2,56; 2,76 и 3,06 м. Их изготавливают с каркасом из гнутых профилей и палубы из листового железа.
Рис. 1.2. Схемы укрупнительной сборки мелкощитовых опалубок:
а – в крупнопанельные опалубочные панели; б, в – в пространственные блоки; 1 – щит; 2 – прогон-схватка горизонтальный; 3 – то же, вертикальный; 4 – монтажная петля; 5 – монтажная траверса; 6 – тяж-распорка; 7 – хомут; 8 – подмости; 9 – ограждение
В промышленном строительстве при массовом возведении столбчатых ступенчатых фундаментов применяют различные блок-формы, которые выполняют жесткой конструкции. Поверхности (плоскости), соприкасающиеся с бетоном, выполняют с конусностью, для облегчения снятия формы. Для отрыва форм от бетона применяют также домкраты.
При установке и закреплении в блочной опалубке арматурных каркасов получают арматурно-опалубочные блоки.
Рис. 1.3. Схема крупнощитовой опалубки:
а – общий вид (фрагмент опалубки стены); б – опалубочный щит; 1 – щит; 2, 10 – прогон щита; 3 – тяж-распорка; 4 – гайка; 5 – подмости; 6 – подкос; 7 – домкрат; 8 – ребро щита; 9 – палуба щита
Рис.1.4. Блочная опалубка:
а – универсальный (переналаживаемый) опалубочный блок; б – блок-форма; 1 – несущие фермы; 2 – схватки; 3 – рабочая площадка; 4 – щиты; 5 – расчалка; 6 – монтажные петли; 7 - форма подколонника; 8 – кронштейн для упора домкратов; 9 – форма ступени
Устройство опалубки ленточных фундаментов
При устройстве ленточных фундаментов, инвентарные щиты между собой соединяют болтами, пружинными скобами, штифтами. Щиты крепят к инвентарным стойкам с помощью натяжных крюков. Схватки противолежащих панелей скрепляют между собой тяжами с винтовыми или клиновыми замками. Схватки служат для восприятия бокового давления от бетонной смеси. Необходимую толщину стены фиксируют тяж-распорками или временными распорками.
Устройство опалубки столбчатых ступенчатых фундаментов
Опалубку столбчатых ступенчатых фундаментов монтируют укрупненными блоками. Разборно-переставные блоки собирают из щитов, угловых элементов и схваток. Сборку блоков производят в следующей последовательности:
Щиты опалубки укрупняют в панели. Для этого раскладывают щиты рабочими плоскостями вниз согласно схеме сборки и соединяют их между собой болтами, пружинными скобами;
Затем на панели устанавливают схватки, к которым крепят щиты опалубки натяжными крюками. При необходимости, ставят связи жесткости, и крепят их болтами Ш 24 мм;
В пространственный блок панели объединяют с помощью уголковых элементов и схваток.
Блок-формы индивидуального изготовления для бетонирования отдельно стоящих фундаментов делают неразъемными, выполненными на конус и раздвижными.
Перед использованием рабочую поверхность очищают и с помощью пистолета-напылителя наносят антиадгезионную смазку. Монтаж и демонтаж блоков производят краном.
Подъемно-переставная опалубка
Подъемно-переставную опалубку применяют для возведения сооружений переменного сечения по высоте (заводских труб, градирен и др.). Опалубка состоит из внутренних и наружных щитов, несущих колец, опорной рамы, механизмов радиального перемещения наружной опалубки, рабочей площадки наружных и внутренних лесов. Наружную опалубку собирают из двух типов щитов, имеющих прямоугольную и трапециевидную формы. Прямоугольные щиты имеют размеры 2700 Ч 850 мм, трапециевидные – ширину по верху 818 мм, по низу 850 мм, высоту 2700 мм. Палуба щитов изготовлена из стального листа толщиной 2 мм и обрамлена уголками. Щиты трапециевидной формы обеспечивают конусность возводимой конструкции. Между собой листы соединяют болтами, пропущенными через отверстия в уголках обрамления и металлической накладки, установленной у верхней кромки листов.
В наружной опалубке имеются также конечные листы, замыкающие опалубку. Для стягивания наружной опалубки в местах расположения конечных листов, устанавливают стяжные болты.
Внутреннюю опалубку собирают в два яруса из стальных щитов высотой 1250 мм, шириной 550 мм и толщиной 2 мм. На наружной поверхности листов приварены планки со скобами, которые служат для установки в них распорных стержней, обеспечивающих жесткость и геометрическую неизменяемость внутренней опалубки. У верхней кромки щита крепится горизонтальная планка с кольцами для привязывания каната при перестановке щитов. Для соединения смежных в одном ярусе щитов к горизонтальной планке крепится металлическая накладка. При установке верхнего щита на нижний крайние скобы перекрывают горизонтальную планку. Замыкают внутреннюю опалубку с помощью конечных щитов, имеющих одну планку со скобами.
К несущим кольцам подвешивают панели наружной опалубки, рабочую площадку, а также крепят подвесные леса. С помощью механизмов радиального перемещения наружную опалубку поднимают, изменяя при этом диаметр бетонируемого сооружения. Несущие кольца крепят при помощи подвесок к подъемной головке, расположенной на шахтном подъемнике и предназначенной для перемещения элементов подъемно-переставной опалубки. Материалы, необходимые для бетонирования подаются по шахтному подъемнику. Средняя скорость бетонирования заводских труб 1,2 – 1,5 м в сутки.
Скользящая опалубка
Скользящую опалубку применяют при возведении высотных сооружений с неизменяемым по высоте сечением (силосные башни, цилиндрические трубы, ядра жесткости, дома повышенной этажности). Скользящая опалубка состоит из опалубочных щитов, П-образных домкратных рам, стержней домкратов, рабочей площадки и навесных подмостей.
Щиты опалубки изготавливают обычно металлодеревянными высотой 1,1 – 1,2 м. Снижение трудоемкости опалубочных работ достигают укрупнением щитов опалубки. Для уменьшения сил трения при подъеме опалубки, щитам придают конусность с уширением в нижней части на 10 – 12 мм. Внутренние поверхности щитов обрабатывают антиадгезионной смазкой.
Домкратные П-образные рамы и домкратные стержни являются несущими элементами опалубки. Домкратные рамы через домкраты устанавливают на домкратные стержни. Домкратные стержни изготавливают из стали Ст 5 диаметром 25 – 32 мм, расстояние между стержнями зависит от грузоподъемности домкратов, жесткости формы, расположения и размеров проёмов и обычно равно 1,5 – 2,0 м.
Настил рабочей площадки деревянный, уложенный на металлические прогоны из гнутых профилей. Прогоны закреплены к стойкам П-образных рам. При необходимости к ним закрепляют подвесные подмости. С подвесных подмостей устраняют дефекты бетонирования и затирают бетонную поверхность.
Подъем опалубки производят с помощью домкратов, опирающихся на домкратные стержни, которые установлены внутри опалубки возводимого сооружения. Домкраты, поднимаясь по домкратным стержням, увлекают за собой П-образные рамы с подвешенными к ним опалубкой и вспомогательными устройствами.
В последнее время предусматривается увеличение грузоподъемности домкратов до 10 т и более, диаметр домкратных стержней до 50 мм. Это позволит увеличить шаг между домкратными рамами, что даст возможность монтировать арматуру крупноразмерными каркасами и сетками, а также механизировать подачу бетонной смеси.
Для возведения ядер жесткости, элеваторов, силосов в скользящей опалубке применяют бесстержневой метод бетонирования. При этом методе домкратные стержни заменены винтовыми, расположенными вне бетонируемой конструкции. Жесткость опалубки обеспечивается за счет верхнего и нижнего опорных колец. Применение данного метода позволяет уменьшить расход арматуры, сократить трудоемкость за счет исключения сварки и выверки домкратных стержней. з нижний, крайние скобы перекрывают горизонтальную планку не крепится металлическая накладка. порныхния наружной опалубки, работ
Объемно-переставная опалубка
Объемно-переставную опалубку применяют для возведения высотных, протяженных зданий с монолитными внутренними стенами и перекрытиями. Опалубка бывает горизонтально перемещаемая (туннельная) и вертикально перемещаемая.
Горизонтально перемещаемую опалубку применяют при одновременном возведении стен и перекрытий. Она состоит из пространственных П-образных рам, из которых собирают опалубочный блок на ширину здания. Боковые поверхности рамы служат опалубкой внутренних монолитных стен, а верхняя – палубой перекрытия. Собранную опалубку устанавливают в проектное положение с помощью крана. После бетонирования и набора бетоном распалубочной прочности опалубку демонтируют – опускают с помощью домкратов опалубку перекрытия и отрывают боковые поверхности от стен. Затем опалубку перемещают по инвентарным путям, уложенным по перекрытию, на соседнюю позицию или специальные подмости. Подмости устраивают с продольной стороны здания. С подмостей опалубку переставляют на следующий этаж.
Разновидностью объемно-переставной опалубки горизонтального перемещения является опалубка из Г-образных щитов. Щиты соединены регулируемыми подкосами и центральной вставкой. Для выверки перемещения щитов используют винтовые домкраты и шарнирные механизмы. В данной опалубке бетонируют стены с высотой этажа 2,8 и 3,0 м, и шагом стен от 2,7 до 6,6 м.
При использовании вертикально перемещаемой опалубки, перекрытия выполняют сборно-монолитными или сборными. Опалубка состоит из несущего каркаса с укрепленными на нем шарнирно-опалубочными щитами. Перестановку опалубки на следующую позицию производят краном.
Катучая опалубка
Катучую опалубку применяют при возведении конструкций линейно протяженных сооружений постоянного и переменного сечений. Конструкции горизонтально перемещаемых опалубок позволяют перемещать опалубочные щиты вдоль оси бетонируемой конструкции, поднимать щиты по вертикали для поярусного бетонирования, регулировать уклон поверхности бетонируемых конструкций.
Опалубка для возведения стен представляет собой пространственную раму, состоящую из стоек, двух тележек, соединительной балки и металлических опалубочных щитов. Щиты располагают между направляющими стойками, которые фиксируют положение щитов, воспринимают давление бетонной смеси и передают усилия от механизма горизонтального движения – щитам. Щиты перемещают по вертикали электрической лебедкой, установленной на верхней балке. Выносные консоли на щитах с настилом и ограждением служат рабочими подмостями. Для приёма бетонной смеси на подмостях установлен приемный бункер с вибратором.
Вдоль возводимой стены опалубку перемещают по рельсовому пути от автономного механического привода или электрической лебедки, установленной в конце бетонируемого участка.
Опалубка-облицовка
Несъемную опалубку в зависимости от назначения применяют:
Железобетонную – при возведении фундаментов промышленных зданий, технологического оборудования, при прокладке технологических туннелей;
Пенополистирольные блоки – в качестве теплоизоляции наружных стен жилых зданий;
Асбестоцементные и металлические опалубки – выполняют роль гидроизоляции.
Опалубку-облицовку к основной конструкции крепят с помощью анкерующих петлей-выпусков, проволоки Ш 3 – 5 мм, закладных деталей, а также придают плитам шероховатую поверхность. Железобетонная опалубка работает совместно с монолитным бетоном и включается в расчётное сечение конструкции.
2 Арматурные работы
Арматурные работы состоят из заготовки арматуры в заводских условиях и монтажа ее на строительной площадке.
Арматурная сталь диаметром от 3 до 90 мм горячекатаная и холоднотянутая, проволочная, классов A-I, A-II, A-III, A-IV поступают на строительную площадку в виде отдельных стержней, диаметром 10 мм – в бухтах массой 80 – 100 кг, рулонных сеток массой до 150 кг – из проволоки Ш 3,0 – 3,5 мм.
Поступающие на строительную площадку арматурную сталь, закладные детали и анкеры при приемке подвергают внешнему осмотру и замерам. При отсутствии необходимых данных в сертификатах заводов-изготовителей – подвергают контрольным испытаниям. Порядок отбора, методы испытания и число контрольных образцов принимают по ГОСТам, техническим условиям, а также дополнительным указаниям проекта.
Виды арматуры:
а – сетка плоская; б, в – плоские каркасы; г – пространственный каркас; д – каркас таврового сечения; е – то же, двутаврового сечения; ж – гнутый каркас; з – цилиндрический каркас; и – каркас вязаный с отогнутыми стержнями; 1 – концевые крюки; 2 – нижние рабочие стержни; 3 – рабочие стержни с отгибами; 4 – хомуты
По трудоемкости монтажа арматура делится на тяжелую – диаметром более 12 мм и легкую – диаметром менее 12 мм.
Арматура бывает гибкая и жесткая. Гибкая арматура – гладкая и периодического профиля. Арматура периодического профиля экономичнее. Жесткую арматуру изготавливают из прокатных профилей – швеллеров, двутавров, уголков. К жесткой арматуре разрешается крепить опалубку.
Монтаж ненапрягаемой арматуры
Армирование конструкций производят отдельными стержнями, плоскими и объемными каркасами, сетками. Арматурные каркасы и сетки изготавливают в кондукторах, обеспечивающих точное расположение свариваемых элементов. Несущие арматурные каркасы с применением стержней Ш более 32 мм должны изготавливаться с учетом требований, предъявляемых к изготовлению, монтажу и приемке металлических конструкций.
Места строповки арматурных изделий должны быть помечены в соответствии с рабочими чертежами. При монтаже арматуры должны соблюдаться следующие требования:
Перед монтажом арматуры должна быть проверена опалубка;
Арматуру следует монтировать в последовательности, обеспечивающей правильное ее положение и закрепление, а также обеспечить необходимую толщину защитного слоя бетона;
Необходимую толщину защитного слоя бетона обеспечивают установкой бетонных, пластмассовых и металлических фиксаторов;
Смонтированная арматура должна быть закреплена от смещений и предохранена от повреждений, которые могут произойти в процессе бетонирования конструкции.
Смещение арматурных стержней каркасов и сеток не должно превышать 1/5 наибольшего диаметра стержня и 1/4 диаметра устанавливаемого стержня. Стыковые соединения арматуры выполняют контактной стыковой и точечной сваркой, дуговой полуавтоматической сваркой под флюсом и порошковой проволокой в инвентарных формах, дуговой одноэлектродной или многоэлектродной ванной сваркой в инвентарных формах. Допускается сварка стыковых соединений дуговой ванной электродной или ванно-шовной сваркой с остающимися стальными подкладками или накладками, дуговой полуавтоматической и одноэлектродной сваркой многослойными швами, дуговой сваркой протяженными швами с парными накладками или внахлестку.
Соединение внахлестку без сварки применяют при армировании конструкций сварными сетками или плоскими каркасами с односторонним расположением рабочих стержней арматуры и при диаметре арматуры не выше 32 мм. Величина нахлестки (перепуска) устанавливается СНиПом в зависимости от характера работы элемента, расположения стыка, класса бетона и арматурной стали.
При стыковании сварных сеток из круглых гладких стержней в пределах стыка следует располагать не менее двух поперечных стержней.
Рис. 2.1. Соединение сварных сеток нахлесткой:
а – из стержней гладкого профиля нахлесткой; б – то же, периодического профиля; в – то же, в нерабочем направлении с перепуском; г – то же, с дополнительной сеткой; d1 – диаметр рабочих стержней; d2 – диаметр распределительных стержней; d3 – диаметр распределительных стержней дополнительной сетки
При стыковании сеток из стержней периодического профиля, приваривать поперечные стержни в пределах стыка не обязательно, но длину нахлёстки в этом случае увеличивают на пять диаметров (см. рис. 2.1, б).
Стыки стержней в нерабочем направлении (поперечные монтажные стержни) выполняют с перепуском 50 мм при диаметре распределительных стержней до 4 мм, и 100 мм при диаметре более 4 мм (см. рис. 2.1, в).
При диаметре рабочей арматуры 26 мм и более, сварные сетки в нерабочем направлении рекомендуется укладывать впритык друг к другу, перекрывая стык специальными стыковыми сетками с перепуском в каждую сторону не менее 15 диаметров распределительной арматуры, но не менее 100 мм.
Смонтированную арматуру принимают до укладки бетонной смеси и составляют акт освидетельствования скрытых работ.
Напряженное армирование конструкций
Напрягаемые арматурные элементы заготавливают на технологических линиях. Высокопрочную проволоку и арматурные канаты режут механическими ножницами или дисковыми пилами трения. Резка их электрической дугой не допускается. Для стержневой арматуры используют горячекатаную сталь периодического профиля классов A-II, A-IIIв, A-IVн, Aт-IV, A-V, Aт-V, Aт-VI и высокопрочную проволоку B-II и Bp-II.
Предварительное напряжение в монолитных и сборно-монолитных конструкциях выполняется на затвердевший бетон.
По способу укладки напрягаемой арматуры различают линейный и непрерывный способы. При линейном способе в напрягаемых конструкциях при их бетонировании оставляют каналы. По приобретению бетоном заданной прочности, в каналы укладывают арматуру и производят ее натяжение с передачей усилий на бетон конструкции. Линейный способ применяют при изготовлении балок, колонн, рам, труб, силосов и т.д.
Непрерывный способ предусматривает навивку с заданным напряжением бесконечной арматурной проволоки по контуру забетонированной конструкции. Способ применяют для предварительного напряжения стенок цилиндрических резервуаров, газгольдеров, отстойников и др.
При натяжении арматуры на бетон конструкции необходимо соблюдать следующие условия:
Прочность бетона конструкции и стыков должна быть не ниже установленной проектом, что должно подтверждаться результатами испытания контрольных образцов;
Фактические размеры конструкции должны соответствовать проектным;
В бетоне конструкции должны отсутствовать раковины, трещины и другие дефекты, ослабляющие несущую способность;
Обжимаемая конструкция должна опираться в местах, указанных в проекте, а опорные узлы – иметь свободу перемещения;
В местах установки анкеров и домкратов поверхность бетона должна быть ровной и перпендикулярной направлению арматуры, анкеры и домкраты при установке необходимо центрировать по оси арматуры с сохранением этого положения в период натяжения;
Натянутая арматура должна быть заинъецирована, обетонирована или покрыта антикоррозионными составами, предусмотренными проектом, в сроки, исключающие ее коррозию.
В конструкциях с длиной прямолинейного канала менее 18 м, натяжение арматуры производят с одной стороны. Вначале арматуру натягивают с усилием равным 0,1 от проектного усилия, при котором происходит выпрямление и плотное прилегание к поверхности бетона элементов напряжения. Усилие, равное 0,1 от расчетного, принимают за ноль отсчета при дальнейшем контроле натяжения по манометру и деформациям.
При длине прямолинейных каналов более 18 м и криволинейных каналах, арматуру натягивают с двух сторон конструкции.
Инъецирование каналов производят раствором не ниже М 300 на цементе марок М 400, М 500 и промытом песке. К инъецированию каналов приступают сразу после натяжения арматуры и ведут непрерывно под давлением от 0,1 МПа до 0,4 МПа. Прекращают нагнетание после того, как раствор начнет вытекать с другой стороны канала.
При бесканальном напряжении арматуры ее покрывают антикоррозийным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим почти нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в теле бетона.
Армирование подошвы столбчатых фундаментов
Армирование подошвы столбчатых фундаментов производят сварными, стальными, унифицированными сетками. Сетки изготавливают в арматурных цехах.
Рис. 2.2. Армирование подошвы фундаментов
Рис. 2.3. Образование защитного слоя бетона
Толщина защитного слоя бетона в фундаментах должна быть не менее 70 мм при отсутствии бетонной подготовки и не менее 35 мм при наличии бетонной подготовки. Для бетонной подготовки используют бетон класса В 5, для фундамента – В 12,5 (марка М 150, М 200
Армирование колонн
Армирование колонн осуществляют арматурными пространственными и плоскими каркасами, отдельными стержнями.
Арматурные каркасы массой более 100 кг подают и устанавливают в проектное положение с помощью крана. Строповку каркасов производят полуавтоматическими стропами.
Рис. 2.4. Схемы монтажа арматурно-опалубочных и арматурных блоков:
а – общий вид арматурно-опалубочного блока подколонника; б – монтаж данного блока; в – монтаж арматурного блока ленточного фундамента; г, д – то же, колонны; 1 – щиты опалубки; 2, 3 – схватки; 4 – крепёжные болты; 5 – блок арматуры; 6 – стакан фундамента; 7 – арматурно-опалубочный блок; 8 – стропы; 9 – траверса; 10 – полуавтоматический строп; 11 – гусеничный кран
Каркасы колонн небольшой массы устанавливают вручную в короб опалубки, открытый с одной стороны. Стержни каркаса прихватывают электросваркой с выпуском арматуры. После освобождения крюка крана производят проектное крепление стержней к выпускам или закладным деталям.
При армировании плоскими каркасами, их соединяют сваркой на месте монтажа в пространственные.
Если арматуру колонн вяжут на месте из отдельных стержней, то при этом выправляют выпуски арматуры нижележащих конструкций, привязывают к ним вертикальные стержни и раскрепляют их хомутами. Стержни между собой и хомутами крепят вязальной проволокой.
Армирование балок, прогонов, ригелей
Армирование балок, прогонов, ригелей осуществляют объемными и плоскими каркасами. Тяжелые каркасы поднимают и устанавливают с помощью кранов, легкие – вручную. Концы каркасов заводят за выпуски арматуры колонн и крепят к ним. Плоские сварные каркасы поочередно опускают в опалубку и закрепляют в нужном положении, сваривая поперечные стержни.
Армирование плит перекрытия, покрытия
Армирование плит перекрытия, покрытия выполняют после установки арматурных каркасов балок и ригелей. Армирование плит заключается в раскатке по опалубке рулонных сеток, которые закрепляют в проектном положении по разметке, сделанной на опалубке. При двойном армировании плит, фиксацию положения верхних сеток производят петлями из арматурной стали.
Рис. 2.5. Схема фиксации положения верхних сеток и обеспечения толщины защитного слоя
Армирование перекрытий, покрытий профилированной листовой сталью
Применение профилированного металлического настила:
Совмещает функции несъемной опалубки и рабочей арматуры;
Позволяет исключить такие трудоемкие процессы, как устройство и демонтаж опалубки;
Снизить расход металла на арматуру;
Улучшить эстетическое восприятие конструкций.
Рис. 2.6. Пример выполнения несъемной опалубки:
1 – монолитная бетонная плита; 2 – профилированный стальной настил; 3 – гнутые пластинчатые анкера; 4 – точечная сварка
Применение настила позволяет снизить трудоемкость работ на 0,24 чел.-ч./м2.
Для увеличения связи настила с бетоном приваривают анкера, выштамповывают дополнительные гофры, вмятины.
Вмятины устраивают глубиной 4 – 5 мм с шагом 150 мм.
Анкера устраивают из листового металла толщиной 1,0 мм, высотой равной 1/2 высоты гофры. Крепление анкеров к настилу осуществляют точечной сваркой.
Контроль качества работ и приемка смонтированной арматуры
Арматурные работы относятся к числу скрытых работ. Каждое отступ-ление от проекта – замена диаметров арматуры, ее взаимное расположение – обязательно фиксируются актом.
Перед бетонированием все смонтированные арматурные конструкции осматривают, проверяют соответствие их размеров проектным. При этом проверяют расположение, диаметр и количество стержней, расстояние между ними, правильность стыков, положение подкладок для образования защитного слоя.
Сварные швы и узлы, выполненные при монтаже, контролируют выборочными испытаниями образцов. Для испытания прочности сварных соединений, от каждой партии отбирают по 3 образца. Сварные соединения, выполненные контактной стыковой сваркой, при испытании на прочность должны выдерживать нагрузки, соответствующие временному сопротивлению данного класса стали на растяжение.
3 Монтаж строительных конструкций
Монтаж конструкций – это индустриальный, механизированный, комплексный процесс возведения зданий и сооружений из сборных конструкций и элементов, изготовленных в заводских условиях.
Монтаж строительных конструкций включает выполнение транспортных, подготовительных и монтажных процессов. Транспортные процессы связаны с горизонтальным и вертикальным перемещением конструкций и состоят из погрузки, доставки, приемки, разгрузки и складирования конструкций.
Подготовительные процессы включают: изготовление захватных приспособлений, проверку правильности устройства основания, укрупнительную сборку, усиление перед подъемом. Собственно монтажные процессы состоят из строповки, подъема, установки, временного крепления, выверки, постоянного закрепления и защиты закладных деталей от коррозии.
Подготовка площадки для выполнения монтажных работ
До начала монтажа конструкций должны быть выполнены:
Обратная засыпка грунта после устройства фундаментов, укладки подземных конструкций;
Фундаменты под монтируемые конструкции всего здания;
Дороги для передвижения и работы транспортных средств и крановые пути для монтажных механизмов;
Площадки для временного складирования и укрупнительной сборки конструкций.
Также должны быть:
Подведены источники энергии и вода к местам их потребления, устроено освещение монтажной площадки;
Подготовлены к эксплуатации монтажные механизмы, монтажные приспособления, инструменты;
Разработана и утверждена техническая документация.
Входной контроль. При входном контроле проверяют наличие документов на конструкции (паспортов, сертификатов качества и др.), соответствие геометрических параметров конструкций проектным, комплектность всех закладных, фиксирующих, крепежных и строповочных устройств, соответствие прочностных свойств материала конструкций требованиям стандартов и проекта.
Монтажные приспособления
Монтажные приспособления должны обеспечивать быструю строповку и расстроповку конструкций, выполнение операций, связанных с установкой и выверкой монтируемых конструкций, устойчивость конструкций до их проектного закрепления.
Ограничивающие и регулирующие устройства монтажных приспособлений должны обеспечивать заданную точность выверки конструкций.
Масса монтажных приспособлений, устанавливаемых вручную, не должна превышать: подкосов, растяжек и связей при длине до 3 м – 18 кг, при длине до 6 м – 35 кг; распорок – 5 кг; струбцин – 7 кг; кондукторов – 50 кг. Масса отдельных деталей монтажных приспособлений, собираемых вручную на месте установки конструкций, не должна превышать 20 кг, а длина 6 м.
При огибании стальным канатом элементов монтажных приспособлений отношение диаметра огибаемого элемента к диаметру каната должно быть не менее четырех. Сращивание каната при этом не допускается.
Монтажные приспособления изготавливают в климатическом исполнении соответственно условиям районов с умеренным и холодным климатом.
Методы монтажа конструкций
Методы монтажа конструкций – это принципиальные, характерные решения, определяющие техническую политику в производстве монтажных работ.
По укрупненности монтируемых конструкций различают поэлементный, блочный и монтаж целыми сооружениями. При поэлементном монтаже конструкции устанавливают одну на другую. Широко применяют при монтаже железобетонных конструкций.
Блочный метод монтажа предусматривает укрупнение конструкций в плоские или пространственные блоки полной или неполной технологической готовности. В блоках полной технологической готовности смонтированы все виды
Похожие рефераты:
Технологический процесс устройства опалубки для возведения стен, колонн и перекрытий. Разработка календарного графика строительства. Определение трудо- и машино-емкости работ. Расчет потребности строительства во временных зданиях и сооружениях.
Описание конструкции основных элементов сборно-монолитной системы КУБ-2,5 - панели перекрытия, многоэтажных колонн, лестничных маршей, вентиляционных блоков, наружных стеновых панелей, шпренгельной системы; их монтаж. Правила замоноличивания стыков.
Описание необходимого оборудования и проекта строительства промышленного пятиэтажного здания. Выбор и обоснование методов производства работ и технических средств. Технология и организация изготовления буронабивных свай. Распалубка и уход за бетоном.
Проектирование производства земляных работ. Определение состава процессов и исходных данных. Подсчет объемов земляных работ. Организация и технология земляных работ. Выбор ведущей машины для отрывки котлована. Расчет эксплуатационной производительности.
Определение размеров котлована для здания. Расчет объема грунта срезаемого растительного слоя и грунта, разрабатываемого в котловане экскаватором, объема грунта при зачистке дна котлована и выполнении траншей для въезда. Калькуляция затрат труда.
Условия осуществления строительства двенадцатиэтажного жилого каркасного здания в г. Смоленск. Подготовка сборных железобетонных конструкций, монолитных свайных и ростверкных фундаментов, многопустотных плит-перекрытий, навесных стеновых панелей.
Основное направление технической политики в области совершенствования технологий производства строительно-монтажных работ. Строительство из монолитного бетона. Подсчет объемов работ. Выбор монтажного крана. Организация и технология строительного процесса.
Схемы установки многоэтажных колонн с помощью комплекса индивидуальных средств монтажной оснастки. Монтаж внутренних стен, диафрагм жесткости в каркасном здании. Установка безригельной панели жесткости. Укладка связевой и рядовой плит перекрытия.
Методика усиления балок предварительно напряжёнными гибкими элементами, этапы ее проведения и используемое оборудование. Проведение монтажных работ при вывешивании конструкций. Восстановление и устройство гидроизоляции. Приготовление бетонной смеси.
Сборное перекрытие с продольным расположением железобетонных монолитных балок и колонн в двухэтажном административном здании: схема расположения, расчет и конструирование; определение нормативной и расчетной нагрузок, выбор материала, его характеристики.
n эт - количество этажей в здании;
p n сн - нормативная нагрузка от снега на 1м 2 покрытия, может быть принята как для Донецкой области p n сн = 1.5 кН/м 2 ;
h кол - размер стороны сечения колонны (м), принятый при компоновке перекрытия (см. раздел 2 ″Указаний″);
ρ жб = 25 кН/м 3 – плотность железобетона;
1.1, 1.2, 1.04 – коэффициенты надежности по нагрузке (в зависимости от ее вида);
Н эт - высота этажа (м) (указана в задании на курсовой проект).
Полная нагрузка состоит из постоянной и временной частей, которые могут быть подсчитаны как:
- временная часть нагрузки:
- длительная часть нагрузки:
.
^
Гибкость колонны
, где 
- расчетная длина колонны, которая назначается в зависимости от способа закрепления ее концов. Например, если здание без подвала
, то колонна первого этажа частично защемлена в фундаменте и шарнирно оперта в уровне перекрытия (точнее, в уровне низа ригеля, который приварен к консоли колонны и препятствует деформированию колонны). В этом случае значение расчетной длины колонны равняется 
, где Н
1
- расстояние от низа ригеля первого этажа до верхнего обреза фундамента, то есть Н
1
= Н
эт
+ 0,15 -
h
риг
-
h
пл
.
Если в здании предусматривается подвал
, то колонна первого этажа опирается на колонну подвала, и имеет шарнирное закрепление в уровне низа обоих перекрытий, которые с ней граничат. Тогда расчетная длина колонны в этом варианте здания имеет значение: 
.
Студенту на этом этапе надлежит принять решение о наличии или отсутствии подвала в своем здании и подсчитать соответствующее значение гибкости .
Но нужно запомнить
, что принятое здесь решение влияет на конструктивное решение колонны при выполнении ее чертежа. А именно: чтобы выполнить стыки смежных колонн, нужно иметь нижнюю и верхнюю металлические закладные детали (это касается промежуточных по высоте здания колонн). Если же колонна первого этажа устанавливается в фундамент (то есть здание без подвала)
, тогда такой закладной детали в ее нижней части не следует предусматривать. Следовательно, это обстоятельство нужно учесть при разработке рабочего чертежа колонны.
^
4.3.2. Материалы для колонны
Класс бетона
для колонны следует принимать не ниже В15
, а для сильно нагруженных колонн (то есть при N=1500
2000 кН)
- в диапазоне В20
В40.
Для принятого класса бетона из Норм выписать расчетное сопротивление R b с учетом коэффициента b2 (его значение принимать таким, как в плите и ригеле, потому что для конструкций всего здания характер нагрузки одинаков).
Для продольной арматуры A-III или A-II ; из выписать значение расчетного сопротивления стали R sc .
Для поперечной арматуры
колонны следует принимать сталь класса A-I
или Вр-
I.
^
4.3.3. Выбор расчетной схемы и расчет тела колонны
Колонны многоэтажных зданий испытывают внецентренное сжатие, поэтому в сечениях колонн возникают усилия M, N, Q
.
В курсовом проекте при расчете колонны допускается не учитывать момент, который возникает в ней как в элементе рамы.
Расчет прочности тела колонны следует выполнять как для условно сжатого элемента по алгоритму, приведенному в табл.4.3.
Таблица 4.3
Определение размеров сечения и площади рабочей продольной арматуры колонны как в условно центрально сжатом элементе
| № п/п | Алгоритм | ^ Пояснения, справки |
|
| 1 | 2 | 3 |
|
| 1 | Определить требуемую площадь бетона сечения колонны из условия прочности:
| µ 1 – коэффициент армирования, который в первом приближении рекомендуется принимать µ 1 = 0.01 (что отвечает содержанию арматуры в сечении в пределах 1% от площади бетона). |
|
| 2 | Определить требуемые размеры сечения колонны:
| При стремлении сохранить предварительно принятые размеры сечения колонны следует вернуться к п. 1 алгоритма и поварьировать классами бетона и арматуры с тем, чтобы здесь получить требуемые размеры сечения колонны. |
|
| 3 | Назначить размеры сечения колонны  с учетом требований унификации. | По требованиям унификации размер hкол должен быть кратным 50 мм, если он не превосходит 300 мм, и кратным 100 мм при размерах от 300 до 500 мм; при размере более 600 мм он назначается кратным 200 мм. Принятые здесь размеры сечения колонны считаются на этом этапе окончательными и используются в дальнейших расчетах. |
|
(м
2
)
.Продолжение табл. 4.3.
| 1 | 2 | 3 |
| 4 | Принять коэффициент условий работы m для сечения. | Принимать m = 1 при |
| 5 | Вычислить коэффициент :
| Здесь: µ 1 принятый на данном этапе расчета коэффициент армирования (см. п. 1 алгоритма); b
,
r
коэффициенты, зависящие от гибкости колонны
и отношения |
| 6 | Определить в первом приближении требуемую площадь продольной арматуры колонны из условия прочности:
|  площадь бетона сечения при принятых в п. 3 алгоритма размерах сечения. |
| 7 | По сортаменту арматуры принять необходимое количество стержней, чтобы их суммарная площадь  обеспечивала  . | Следует принимать арматуру 412 соответствующего класса. Привести схему армирования колонны по рис. 4.10.
|
| 8 | Вычислить конечное на данном этапе приближения значение процента армирования для продольной арматуры:
| ^ Оптимальное значение процента армирования для сжатых элементов составляет (13)%. |
| 9 | Сопоставить процент армирования, принятый в начале данного этапа приближения µ 1 , с конечным µ кон . Примечание . Приведенная здесь методика расчета относится к так называемому методу последовательных приближений.
| Если эти значения находятся в приведенном ниже соотношении, то расчет продольного армирования окончен: 0.7 i i кон 1.3 і . Если приведенное соотношение не выполняется , следует выполнить еще один этап приближения, приняв новое значение процента армирования, равное 2
=0.5(
1
+
1
кон
)
и повторить расчет, начиная с п. 1 алгоритма до тех пор, пока приведенное соотношение выполнится. |
| 10 | Конец расчета. |
.
(см. п. 4.3.1); определяются по табл. 1, приведенной в Приложении методуказаний.
.^
4.3.4. Поперечное армирование колонны
Назначение поперечной арматуры в сжатых элементах – обеспечение устойчивости сжатых продольных стержней. Поэтому расстояние ″S
″ между поперечными стержнями в колонне назначается исходя из требований предельной гибкости
продольных стержней
в пределах между точками их закрепления, т.е. между соединительными поперечными стержнями. Эти требования имеют вид: S
≤ .
где 
- наименьший диаметр продольных стержней в сечении (в случае, если использовано несколько разных диаметров).
Шаг «S» поперечных стержней для колонны принимать кратным 50мм.
Диаметр поперечных стержней должен быть принят исходя из требований свариваемости , исключающих поджог арматуры при сварке, а именно: d хом [ d прод /3; 4мм].
Привести эскиз армирования колонны, на котором указать принятые параметры продольного и поперечного армирования сечения (по рис. 4.10).
Рис. 4.10.
Эскиз армирования колонны
^
4.3.5. Проектирование консоли колонны
В курсовом проекте рекомендовано принимать так называемую короткую
железобетонную консоль, т.е. такую, которая отвечает требованию: 
(рис. 4.11).
Цель расчета состоит в определении размеров сечения и армирования консоли, которые бы обеспечили ее прочность.
Расчет консоли должны выполняться по алгоритму табл. 4.4, который составлен в соответствии с требованиями Норм .
Таблица 4.4.
Расчет короткой железобетонной консоли колонны
| № п/п
| Алгоритм | ^ Пояснения, справки |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Определение расчетной длины площадки опирания ригеля  , которая обеспечивает прочность бетона консоли на смятие:
| Q – давление ригеля на консоль, которое равно максимальной поперечной силе на опоре ″Вычислить плечо усилия |
| 9 | Назначение продольной арматуры консоли (см. пояснение справа таблицы). | По значению  треб из сортамента подобрать необходимую арматуру (1225)мм в количестве 2 3 стержня. Расположить их горизонтально на расстоянии h
0
от нижней (сжатой) грани консоли. Привести эскиз армирования (рис.4.11). |
| 10 | Выбор схемы армирования консоли поперечной арматурой в зависимости от требования:
| Если требование выполнено , то консоль армировать наклонными хомутами по всей высоте по схеме рис. 4.12-а. Если требование не выполнено
, консоль армировать горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями по схеме рис. 4.12-б.
|
| 11 | Назначить шаг поперечных стержней “S” (хомутов и отогнутых стержней). | При этом пользоваться Нормами . |
| 12 | Назначить диаметр поперечных стержней по площади:
| Здесь A sw (A s , inc ) общая площадь хомутов (отогнутых стержней), пересекающих верхнюю половину линии l , которая соединяет точку приложения усилия Q на консоли с точкой соединения наклонной грани консоли с гранью колонны (см. рис. 4.12). При этом количество хомутов, которые обеспечивают требуемую площадь  следует находить непосредственно по чертежу консоли, выполненной в заданном масштабе, на котором необходимо расположить все поперечные стержни с шагом S
(по п. 11). Надо понимать, что в одной плоскости хомутов может быть не менее чем два стержня по толщине консоли (чаще всего 2 3 шт.). |
.
- для хомутов;
- для отогнутых стержней.Продолжение табл. 4. 4.
| 1 | 2 | 3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| При этом диаметры этих стержней принимать 5мм с учетом также требований свариваемости с продоль- ными стержнями консоли (см. п. 4.3.4 «Указаний»), а для отогнутых стержней также и требований:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 13 | Проверка достаточности размеров и поперечного армирования консоли по условию прочности на действие поперечного усилия по наклонной полосе между сосредоточенной силой и опорой (рис. 4.11): h 4 - горизонтальные хомуты. ^ 4.3.6. Проектирование стыка сборных железобетонных колоннВ курсовом проекте рекомендуется принять сварной стык колонн с торцевыми листами и центрирующей прокладкой, то есть так называемый шарнирный стык (рис. 4.13). Такой стык не может воспринимать момент. Допускается использовать стык другого типа с соответствующим расчетом его прочности. Стык колонн располагают на расстоянии (0.5÷1.0) м от уровня перекрытия из условия удобства его выполнения. За счет того, что усилие с колонны на колонну передается через стык не по всей площади сечения колонны, а лишь через те элементы стыка, что их объединяют (то есть через торцевую прокладку и сварные швы по периметру колонн), сечение колонны испытывает так называемое местное сжатие (смятие). При этом напряжения в зоне местного сжатия превышают таковые в остальных сечениях по высоте колонны. Поэтому торцевые участки колонны вблизи стыка должны быть рассчитаны на прочность при местном сжатии и заармированы| сварными| сетками (так называемое косвенное армирование), которые повышают прочность бетона при местном сжатии за счет ″эффекта обоймы″, который они создают. Сетки косвенного армирования следует располагать в количестве не менее четырех с шагом s = (60÷100) мм на участке колонны (считая от ее торца), длина которого принимается 10d (здесь d - диаметр продольной арматуры колонны). Эти сетки следует назначать до начала расчета в соответствии с конструктивными требованиями Норм . До начала расчета следует также назначить размеры центрирующей прокладки (толщину принимать 3÷5 мм и размеры в плане равными 1/3 размера сечения колонны), размеры металлических торцевых листов (толщину не менее 1012 мм, размеры в плане - на 10÷15 мм меньше сечения колонны). Торцевые листы должны иметь анкерные стержни, которые фиксируют положение детали в бетоне. При этом диаметр и количество анкерных стержней детали принимать равными диаметру и количеству стержней рабочей продольной арматуры колонны по расчету (см. расчет колонны), так как они замещают эту арматуру в местах, где она оканчивается, несколько не доходя до торцевых листов. Следовательно, задача расчета стыка колонн состоит в следующем:
Таблица 4.5. Расчет стыка колонн с центрирующей прокладкой
Окончание табл. 4.5.
 Рис. 4.13. К расчету стыка колонн на местное сжатие. М-1 – закладная деталь колонны; М-2 – центрирующая прокладка; С-1 – сетка косвенного армирования; ^ S – шаг сеток в торцевой части колонны на длине участка ≥10 d ; d – диаметр продольной арматуры тела колонны; A ef – площадь сечения бетона, ограниченного контурами сетки С-1 ; А шв , А пр – площадь бетона контакта колонн под сварными швами и центрирующей прокладкой, соответственно; h 1 , b 1 – соответственно, ширина и длина торцевых листов детали М-1 . | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.
.
3.5.
.
|
,
.Вопрос о том, как правильно выполнить армирование колонн из бетона, в первую очередь волнует тех людей, которые ведут строительство дома своими руками без профессионально разработанного проекта. Несомненно, это не самый лучший вариант возведения жилища, но так строят многие. Строят, советуясь с опытными строителями или пытаясь найти нужную информацию в Интернете. Советы – советами, но лучше всего заказать расчет колонн в проектной организации. Правда, такая возможность есть не у всех. А среди большого объема информации на эту тему, имеющегося в Интернете, практически все малоопытные люди ищут не формулы расчетов монолитных колонн, а простой совет: делай так. Чтобы помочь таким людям, я постараюсь дать максимальный объем информации, используя в качестве примера стандартные схемы армирования колонн для загородных домов средней площади.
Предчувствуя замечания профессиональных строителей по поводу содержания этой статьи из-за отступления от правила обязательно выполнять расчеты, я хочу спросить их вот о чем. Если, согласно схематическому проекту будущего дома, на первом этаже посредине здания будет всего одна или две (при пролетах менее 6 метров), а на монолитном перекрытии первого этажа будет находиться мансардный этаж, зачем морочить людям голову расчетами, тем более, если они не имеют возможности обратиться в проектную организацию? Совсем другое дело, если конструктивная схема будущего дома будет состоять из монолитных колонн и монолитного перекрытия, а стены будут возводиться из легких материалов. В этом случае расчет колонн и перекрытия обязателен!
Правильное армирование колонн – залог прочности всего дома. Вместе с тем, не стоит армировать монолитные колонны, пользуясь расхожей фразе о том, что чем больше металла, тем крепче конструкция. Кроме того, расположение основной и монтажной арматуры в каркасе колоны оказывает решающее влияние на устойчивость данной конструкции.
Сечение монолитной колонны зависит от воздействующей на неё суммарной нагрузки. Чаще всего применяется сечение 400х400 мм, хотя по результатам расчетов возможно устройство монолитных колон сечением 300 х 300 мм. Кстати, первое сечение совпадает по размерам с параметрами кирпичной колонны толщиной в 1 ½ кирпича, но монолитная колонна обладает большей прочностью. Поэтому предлагаю вам рассмотреть армирование колонны из бетона именно такого сечения.
Стандартная схема армирования монолитной колонны состоит из четырех вертикальных стержней основной, рабочей арматуры Ø 14-16 мм А 400С, которая соединяется в единую конструкцию с помощью монтажной арматуры Ø 6 мм А 240С.
Чтобы не нарушать свойств арматурных стержней в местах их соединения с другой арматурой, что неизбежно происходит в результате сварочных работ, каркас армирования колонны лучше «связать» с помощью вязальной проволоки Ø 1-1,2 мм. К тому же, такой способ более приемлем для тех, кто не имеет опыта в выполнении сварочных работ. Чтобы облегчить вязание арматурного каркаса, можно изготовить несложный крючок из проволоки Ø 6 мм. Но перед непосредственной сборкой каркаса колонны его основным рабочим стержням нужно придать определенную форму, а из монтажной арматуры – изготовить рамки – хомуты, что достаточно легко выполняется с помощью простого гибочного приспособления.
Основная арматура в колонне
В зависимости от конструктивной схемы вашего будущего дома и места расположения колонн, а также,
соответственно, воздействующей на них нагрузки, изменяется не только диаметр основной арматуры, но и её форма. Так, если колонны в вашем доме будут не только на первом, но и на втором этаже, то длина стержней колонны первого этажа определяется с учетом следующих значений:
- Расстояние от верха фундамента под колонну до уровня чистого пола;
- Высота этажа (от уровня чистого пола до низа монолитного перекрытия);
- Толщина монолитного перекрытия;
- К полученной сумме значений необходимо добавить 800 мм – именно на такую высоту должны выступать стержни над монолитным перекрытием для надежного соединения каркасов колон первого и второго этажей.
Помимо такого выпуска арматуры, для надежного соединения каркасов колонн между собой верхнее окончание стержней нижней колонны должны иметь изгиб, как показано на схеме 1. Значение отклонения от основного направления арматурного стержня соответствует диаметру арматуры каркаса колонны верхнего этажа и выполняется на участке, который будет находиться в монолитном перекрытии.
И ещё одна деталь. Основные стержни с сужениями нужно устанавливать так, чтобы смещение каждого стержня было направлено к центру колонны.
Если же в вашем доме будут располагаться только на одном этаже и служить для опирания монолитного перекрытия, для обеспечения дополнительного соединения каркаса монолитного перекрытия и колонны рабочие стержни в верхней части изгибаются, как показано на схеме 2. При этом длина стержней по сравнению с первым вариантом подсчета уменьшается на 400 мм. О том, как выполняется дополнительное усиление каркаса монолитного перекрытия в месте опирания на колонну, я расскажу в следующем посте.
Конструктивная арматура каркаса колонны
Как уже было сказано выше, значительно проще собрать каркас колонны, если конструктивную (монтажную) арматуру согнуть рамками или, как говорят у нас – хомутами. Размер такой рамки из арматуры Ø 6 мм А 240С для колонны сечением 400 х 400 мм определяется с учетом того, что защитный слой бетона вокруг каркаса должен составлять не менее 20 мм с каждой стороны. Исходя из этого, длина одной стороны такой рамки-хомута должна быть не более 360 мм по наружной стороне. Кроме того, по краям заготовки выполняются специальные загибы, которые обеспечивают хомута на одном из основных стержней в одну рамку. Внутренний диаметр таких загибов должен быть не меньше диаметра основной арматуры.
Расположение монтажной арматуры (хомутов) по длине каркаса неравномерное. Оптимальное расположение хомутов с указанием величины шага показано на схеме 1. Также хочу обратить ваше внимание на самые нижние хомуты, устанавливаемые в нижней части каркаса колонны. Так как в этой зоне колонны происходит соединение выпусков основной арматуры фундамента и основного каркаса колонны, то стержни в нижней части будут двойными. Поэтому длина загибов по краям заготовки хомута должна быть
больше,чем показано на схеме 3, чтобы захватить сразу два стержня. Кроме того, устанавливать нижние хомуты из монтажной арматуры Ø 6 мм А 240С необходимо не при изготовлении каркаса колонны, а после его соединения с арматурными выпусками фундамента. В противном случае, в критической ситуации при сильном боковом ударе готовая монолитная колонна может просто упасть, как показано на фото. Судя по выпускам фундаментной арматуры, они имею недостаточную длину, а хомуты, установленные на каркас колонны, попросту снялись с таких коротких выпусков.
В этой статье мы расскажем о разных видах армирования конструкций и откроем некоторые секреты профессии арматурщика. Также будут приведены упрощённые расчёты, описания документации, схемы армирования. В статье вы найдёте практические советы и рекомендации по ведению арматурных работ.
Виды армирования
Армирование — неотъемлемая часть конструкции, материал которой предусматривает переход из жидкого состояния в твёрдое. Этот процесс называют схватыванием или твердением. По способам армирования различают:
- Дисперсное — добавление в жидкий раствор фибровых волокон или металлической стружки. Придаёт монолитному участку жёсткость и стойкость к истиранию. Применяют в устройстве полов, стяжек. Может применяться в комбинации со стержневым способом.
- Стержневое — в объём бетона или раствора включают систему стержней (сетку, каркас), которая распределяет нагрузку внутри конструкции. Применяют для несущих и отдельно стоящих элементов зданий.
- Слоевое (укрепление слоя) — в слой жидкого раствора или шпатлёвки включают сетку для придания стабильности отделочного слоя. Применяют при отделке и ремонте плоскостей.
В данной статье мы рассмотрим армирование конструкций при помощи каркаса и сеток.
Армирование конструкций
Отвердевший бетон выдерживает высокие нагрузки на сжатие — до 1000 кг/см 2 , но неустойчив на излом, разрыв и растяжение. При этом его производство — относительно недорогое.
Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу. К тому же стоимость производства высока, учитывая, что в неё входят расходы на добычу металла .
Поскольку любая несущая конструкция подвергается комбинированным нагрузкам, необходим материал, удовлетворяющий нескольким требованиям. Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств. В результате получается железобетон, устойчивый к сжатию, изгибу и излому.
Поскольку все ж/б изделия условно подразделяются на заводские и местного производства, арматура работает в них по-разному. Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры. Перед укладкой бетона в форму стержни предварительно растягивают (напрягают) специальным устройством. После отвердения напряжение в стержнях остаётся — арматура как бы «поджимает» весь элемент вдоль них, что значительно улучшает механические свойства детали. Например, балка или плита с предварительно напряжённой арматурой выдерживает большие нагрузки (+ 40-60%) на изгиб, чем обычные.
В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции. Стержни переходят из одного элемента в другой, что делает их взаимосвязанными между собой и придаёт требуемую жёсткость каркасу здания. Этот эффект даёт возможность возводить небоскрёбы на относительно малой площади.
Армирование СНиП
При строительстве ответственных зданий и сооружений расчёт сечения и количества стержней — один из основных. Нормы армирования регламентируются документами — СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и приложением к нему «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию». В этих документах подробно описаны расчёты, допуски и требования к конструкциям, в которых применено армирование.
Условия эксплуатации и требования к самим стержням нормируются документом ГОСТ 10884-94 «Сталь для железобетонных конструкций» .
Глубокие расчёты необходимы при строительстве крупных и сложных объектов — высотных зданий, мостов, башен, плотин. Для расчёта армирования конструкций в частном строительстве достаточно придерживаться основных правил, которые актуальны для всех случаев применения арматуры.
Сортамент арматуры
Ещё одним полезным документом является сортамент. В нём приведены все возможные характеристики арматурных изделий — вес погонного метра и зависимость его от диаметра, площадь сечения стержня и марки стали и многие другие. Эти данные необходимы при более сложных расчётах — монолитных перекрытий, резервуаров или зданий, имеющих более 3-х этажей.
Класс арматуры
Как правило, в частном порядке используют самые распространённые марки и диаметры стержней. Условно этот набор можно назвать «оптимальным разрядом». В него входят стержни диаметром от 6 до 18 мм. Классы арматуры оптимального разряда по ГОСТ 5781:
- А1 (А240). Гладкий прут Ø 6-12 мм — в бухтах (бобинах, мотках), 12-40 мм — в прутах (круг).
- А2 (А300). Имеет винтовые рёбра. Диаметр 10-12 мм — в бухтах, 12-40 мм — в прутах.
- А3 (А400). Поперечные рёбра расходятся «ёлочкой» от продольного ребра. Ø 6-12 мм — в бухтах, 12-40 мм — прутах.
Другие марки встречаются редко — в основном на объектах с высокими требованиями, эти изделия изготавливают на заказ из более качественной стали.
Армирование бетона бывает только двух видов по конструкции — плоская сетка (может быть изогнута) или пространственный каркас. Сетку применяют для лежачих плит и стяжек, пространственный каркас — для объёмных элементов — балок, перемычек, армопояса , колонн, стен и др. При этом две сетки, устроенные на стабильном расстоянии друг от друга, уже представляют собой каркас (например, стеновой).
Расчёт армирования
Когда определена форма изделия (элемента) и его размер, дело остаётся за малым — определить диаметр и шаг ячейки каркаса. В строительстве с невысокими требованиями оптимально применить эффективную систему адаптированного расчёта. Принцип применения арматуры разного диаметра прост — чем больше нагрузки несёт элемент, тем толще необходимы стержни.
Показатели каркасов и сеток для разных конструкций:
| Наименование элемента | Марка арматуры | Диаметр стержня, мм | Шаг ячейки, мм | Примечание |
| Подбетонка, отмостка | А1, А2, А3 | 8 | 150-250 | Ненагруженные участки |
| Лежачая плита, лежачая балка (армопояс) | А2, А3 | 12-16 | 150-200 | Не глубже 50 мм от верха плиты |
| Балка фундамента, висячая балка, висячая плита | А3 | 16-18 | 100-160 | В зависимости от наличия усилений и мест привязки, нагрузки |
| Колонна, упорная стенка | А3 | 14-18 | 100-160 | Зависит от приложенной нагрузки |
| Бортик | А2, А3 | 12-16 | 120-160 | Без существенной нагрузки |
| Стена здания | А3 | 16 | 100-160 | В зависимости от привязки |
В адаптированном расчёте можно применить общий принцип — достаточный шаг ячейки будет равен диаметру стержня, умноженному на 10. В ответственных местах — примыкания и соединения элементов — следует добавлять усиления, т. е. устанавливать дополнительные стержни.
Схема армирования
Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты. В 80% случаев для выполнения каркаса любой сложности достаточно будет двух позиций:
- рабочие стержни — пруты арматуры Ø 12-18 мм, устроенные вдоль конструкции;
- распределительные (конструктивные) элементы — изделия из проволоки Ø 6-8 мм, которые распределяют в пространстве и фиксируют рабочие стержни с заданным шагом.
Разумеется, понадобится вязальная проволока.
Схема армирования балки: 1 — армирование лежачих, фундаментных балок и армопояса; 2 — армирование висячих балок, фундамента; 3 — защитный слой 40 мм; 4 — вспомогательные рабочие стержни; 5 — основные рабочие стержни; 6 — хомут
Если балка предполагается висячая, все стержни в ней должны быть одинакового сечения (не менее 16 мм). Для лежачей балки вспомогательные стержни могут быть меньшего диаметра.
Схема армирования плиты: 1 — лежачая плита; 2 — висячая плита; 3 — «лягушка»; 4 — распределительная арматура; 5 — рабочая арматура
Каркас висячей плиты представляет собой две зеркально расположенные сетки. Равное расстояние между ними удерживается с помощью ограничителей.
Станок для арматуры
Для того чтобы изготовить элементы типа «хомут» или «лягушка» потребуется специальное приспособление — гибочный станок. Если предполагается ощутимый объём бетонирования, начать следует именно с изготовления этого станка из подручного материала. Он представляет собой верстак на стальной раме, надёжно установленный в горизонтальном положении.
Чтобы собрать станок для арматуры на месте, вам понадобится подручный материал — обрезки металла, среди которых должны быть два уголка 40х40 или 45х45.
Порядок работ:
- Основной элемент станка — упор со втулкой. В середине верстака привариваем вертикально стержень длиной 8-10 мм и подбираем стальную трубку, которая свободно на него наденется.
- К трубке привариваем рычаг — лучше всего уголок горизонтальной полкой к трубке. Если уголка нет, тогда упор в 100 мм от приваренного стержня.
- К наружному краю рычага привариваем удобную ручку.
- Укладываем арматуру наибольшего диаметра (но не более 18 мм), которую необходимо гнуть параллельно длинному краю верстака.
- Привариваем к верстаку упор — лучше всего уголок.
Станок может иметь произвольную конструкцию. Основная идея — сила прикладывается в трёх точках через рычаги.
В продаже часто можно встретить заводские ручные приспособления для загиба арматуры, но они редко выдерживают интенсивные нагрузки и предназначены для домашнего использования. Для больших объёмов можно приобрести электрический гибочный станок 220 или 380 В. При помощи электрического станка можно выгибать довольно сложные элементы, которые используют в том числе и в художественной ковке. Цена нового электрического гибочного станка до 40 мм начинается от 70 000 руб.
Сварка арматуры
Самая распространённая ошибка при выполнении арматурных работ — применение электросварки для соединения элементов каркаса. Причины, по которым этого делать нельзя:
- Перегрев металла. При производстве арматуры классов А1, А2, А3 используется сталь с относительно высоким содержанием углерода. Это значит, что после нагрева она теряет до 50% свойств по прочности. Это особенно важно для соединений под углом.
- Неправильное распределение нагрузки. Жёстко зафиксированный (приваренный) участок стержня как бы вычленяется из него и работает отдельно от остальной его части. По этой причине возникают ненормальные напряжения, сосредоточенные в местах жёсткой фиксации (сварки) вместо того, чтобы распределяться по всей длине.
- Неправильно собранный каркас останется только выбросить (невозможно переделать).
- Опасность для других рабочих — возможно случайное поражение током.
- Затраты на электричество.
Однако есть случаи, когда сварка не только незаменима, но и обязательно требуется:
- Установка закладных деталей (ЗД). ЗД — приоритетные элементы, на которых сосредотачивается большая нагрузка. Они ввариваются в каркас для лучшей передачи нагрузки на стержни.
- Сварка продольных стыков (перехлёстов). Перегретая арматура сохраняет до 70% свойств на растяжение. К тому же на перехлёсте она сдвоена. Сварка продольных стержней «в стык» лишена смысла.
- Крепление по месту к уже существующим ЗД или стальным элементам (при реконструкции зданий).
Вязка арматуры
Скрепление пересекающихся стержней между собой — кропотливая и трудоёмкая работа. Но её нельзя избежать при армировании конструкций. Для этого используют мягкую вязальную проволоку толщиной от 0,5 до 2,5 мм. Приспособление для работы — крючок арматурщика — каждый специалист подбирает себе сам. Есть небольшой ассортимент заводских моделей, но в подавляющем большинстве случаев крючок изготавливают на месте из прута проволоки Ø 8-12 мм. Для этого необходимо выгнуть его в удобной форме и заточить с одного конца. На обратном конце стержня крючка можно надеть пластиковую трубку. Также крюк можно установить в аккумуляторный шуруповёрт, что значительно облегчит работу.
Для облегчения труда арматурщика есть развитые формы вязального крючка:
- Заводской арматурный крючок. Между ручкой и стержнем крюка установлен подшипник.
- Автоматический крюк. Вращается за счёт пружины в рукояти, соединённой с жалом.
- Вязальное устройство (пистолет). Операция автоматизирована, пистолет сам поджимает стержни и вяжет проволоку.
При создании каркасов для разных элементов применяют разный шаг вязки. Чем более ответственный участок — тем плотнее будут расположены узлы.
Шаг узлов в разных каркасах:
Арматурные работы часто сопряжены с установкой опалубки, которую часто смазывают маслом для облегчения демонтажа. Внимательно следите за тем, чтобы масло не попадало на стержни — это приведёт к отсутствию сцепления между бетоном и арматурой. Использование сильно окисленной арматуры категорически нежелательно.
Виталий Долбинов, рмнт.ру
· Поперечная арматура в колоннах устанавливается в целях:
1. Образования пространственных каркасов.
2. Предотвращения выпучивания продольных стержней.
3. Сдерживания поперечных деформаций бетона.
· Диаметр поперечной арматуры d назначается из условия свариваемости с продольными арматурными стержнями диаметром D :
d ³ 0,25D = 0,25×36 = 9 мм . Принимаем поперечную арматуру Æ10 A 400 .
· Шаг поперечных арматурных стержней не должен превышать
s £ 20D = 20×36 = 720 мм ; s £ 500 мм . Принимаем s = 500 мм (кратно 50 мм ).
· Для усиления концевых участков у торцов колонн дополнительно устанавливаем сетки косвенного армирования из арматуры Æ8 A-I, размер ячеек 50´50 мм . Назначаем 5 сеток с шагом 75 мм.
а b для продольной рабочей арматуры колонны (см. рис. 5.1) должна составлять (п. 5.5 СНиП ):
4 не менее диаметра стержня: а b ≥ D = 36 мм ,
4 не менее 20 мм : а b ≥ 20 мм .
Требуемое расстояние от наружной грани колонны до центра тяжести продольной арматуры: а ³ а b + 0,5D = 36 + 0,5·36 = 54 мм . Принимаем a = 55 мм , тогда
фактическая толщина защитного слоя: а b = а – 0,5D = 55 – 0,5·36 = 37 мм > 36 мм .
· Толщина защитного слоя бетона а bw для поперечной арматуры колонны должна составлять (п. 5.5 СНиП ):
4 не менее диаметра стержня: а bw ≥ d = 10 мм ,
4 не менее 15 мм : а bw ≥ 15 мм .
Фактическая толщина защитного слоя: а bw = а b – d = 37 – 10 = 27 мм > 15 мм .
Таким образом, требования по величине защитного слоя выполнены.
6. Расчёт и конструирование фундамента
Общие соображения
· Проектируем отдельный монолитный фундамент мелкого заложения под колонну.
4 Основные понятия: обрез фундамента – это его верхняя грань, подошва фундамента – это нижняя грань, основание – это грунт под подошвой фундамента, глубина заложения подошвы фундамента – это расстояние от наружной поверхности земли до подошвы фундамента.
· Глубина заложения подошвы фундамента назначается исходя из инженерно-геологических условий площадки строительства, климатических воздействий на верхние слои грунта (в том числе условий промерзания грунта), а также конструктивных особенностей возводимого и соседних сооружений и составляет (по заданию) d f = 1,8 м .
· Пол 1-го этажа выполняется по грунту. Заглубление обреза фундамента относительно уровня пола 1-го этажа: d 0 = 0,15 м .
· Высота фундамента: h f = d f – d 0 = 1,80 – 0,15 = 1,65 м .
· Расчётное сопротивление грунта основания (по заданию):
R 0 = 0,25 МПа = 250 кН /м 2 .
· Средний удельный вес фундамента с грунтом на его уступах: g m = 20 кН /м 3 .
· Классы бетона и арматуры для фундамента принимаются такими же, как и у ригеля перекрытия (п. 4.1). Коэффициент длительности действия нагрузки g b 2 = 0,9.
· Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5 .
· Фундамент под колонну, сжатую со случайным эксцентриситетом, воспринимает в основном только продольную силу, поэтому его можно считать центрально нагруженным. Продольные усилия на уровне верха фундамента допускается принимать такими же, как на уровне пола 1-го этажа (п. 2.4.4):
нормативное усилие N k . n = 2826,3 кН ; расчётное усилие N k = 3164,2 кН .
Центрально нагруженные фундаменты обычно проектируют квадратными в плане.
4 Внецентренно нагруженные колонны и фундаменты проектируют прямоугольными, при этом широкая сторона располагается в плоскости действия изгибающего момента.
· Расчёт фундамента состоит из двух этапов. На первом из них проводится расчёт по несущей способности основания, в результате которого определяется площадь подошвы фундамента A f . На втором этапе выполняется расчёт по несущей способности самого фундамента, на основе которого определяются остальные размеры фундамента и площадь рабочей арматуры A s , f .
