Лекция 3 Арматура для железобетонных конструкций План занятия 1. Виды арматуры. 2. Физико - механические свойства. 3. Классификация арматуры. 4. Арматурные изделия. 5. Соединение арматуры. 6. Применение арматуры в железобетонных конструкциях. Арматура Арматура — неотъемлемый составной элемент железобетона, предназначенный, как правило, для компенсации растягивающих усилий. Обычно используют арматуру из стали, характеризующуюся высокой прочностью при растяжении. Задача арматуры — совместная с бетоном работа на каждой стадии загружения конструкции, она должна: обладать высоким уровнем пластичности и прочности; отвечать требованиям индустриализации работ по армированию; максимально экономить средства и сталь. Арматура, применительно к железобетону, бывает: монтажной, распределительной и рабочей. Рабочая арматура определяется расчетом. Распределительную и монтажную подбирают по соображениям конструктивным. Множественность типов железобетонных конструкций диктует необходимость наличия широкого выбора арматурных элементов и номенклатуры сталей для арматуры. Условно стали для арматуры делятся на: «мягкие», за основу расчетных характеристик которых берется предел текучести, «твердые», основной гарантированной характеристикой которых является сопротивление временное. Прочностные характеристики улучшаются: путем регулирования химического состава стали (содержание легирующих добавок, углерода); упрочнением волочением, сплющиванием, вытяжкой, скручиванием стали в холодном состоянии; термической обработкой либо сочетанием вышеперечисленных методов. Формы арматурного профиля Профиль арматуры может иметь: круглую или квадратную форму. Изделия квадратной формы изготавливаются исключительно из горячекатаной стали, с шириной каждой из сторон от 5 до 200 мм. Арматуру подобной формы удобно использовать как угловые опоры или стойки для разнообразных заборов. Круглая арматура подразделяется на: гладкую и рифленую. Главная задача гладких изделий – придание конструкции общей формы; рифленых – распределение основной нагрузки, так как рифление стержней улучшает схватываемость бетона с арматурными элементами. Для предотвращения скольжения гладких изделий в системе, их концам придают форму крюков. Рифление на стержневой арматуре выглядит как выступы продольного, поперечного или диагонального вида на поверхности, на проволочной – как вмятины, расположенные на расстоянии друг от друга. Назначение строительной арматуры В строительстве используется арматура: рабочего, распределительного и монтажного типа, а также, выделяемые в отдельную группу, дополнительные элементы: хомуты, закладные детали и монтажные петли. Рабочая арматура – основной вид арматуры, берущей на себя растягивающие, сжимающие, скалывающие и прочие виды нагрузок, влияющие на создаваемую конструкцию. Распределительная арматура – обеспечивает целостность конструкции, удерживая рабочие элементы в правильном положении, и распределяет нагрузку равномерно по всей площади. Монтажная арматура – обеспечивает создание жесткого каркаса, фиксирующего все части при бетонировании. Функции монтажной арматуры могут выполнять как рабочие, так и распределительные изделия. Дополнительные элементы служат для сбора и укрепления конструкции, присоединения к ней дополнительных деталей и соединения отдельных фрагментов в общие пространственные каркасы. Основные виды горячекатаной арматуры Существуют 4 класса арматуры. Классы А-III, А-II и А-I применимы в обычных конструкциях из железобетона и стержней ненапрягаемых конструкций предварительного напряжения. К классу А-I относится сталь гладкая круглая марки Ст. 3, рекомендуемая к использованию для распределительной и монтажной арматуры. А-II и А-III — классы, охватывающие стали с периодическим профилем — Ст. 5 (углеродистую) и 25Г2С, 35ГС (низколегированную). Для арматуры класса А-II характерны значения браковочного минимального предела текучести — 3000 кг/см2 и временного сопротивления — 5000 кг/см2; арматура А-III-класса — 4000 кг/см2 и 6000 кг/см2. Класс А-III представляет собой вид арматуры, применяемый для обычных конструкций из железобетона; массовое ее применение позволяет достичь максимальных значений экономии металла. Этот класс рекомендован к применению в сооружениях гидротехнических и иных конструкциях, условия водонепроницаемости которых высоки. Класс А-IV объединил стали периодического и гладкого профиля высокой прочности, 30ХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц и иные — легированные, а также термически обработанные, применяемые в конструкциях предварительного напряжения. Производится арматура сечением от 6 до 90 мм. Катанкой называется арматура диаметром от 6 до 9 мм, поставляется она в мотках массой до 500 кг; Прутки имеют диаметр от 10 до 90 мм, и выпускаются в виде 6-18-метровых отрезков. Максимальный диаметр стали уменьшается с увеличением ее прочности. К примеру, наибольший диаметр стали А-III-класса — 40 мм. В армировании конструкций из железобетона предварительно напряженных используют сталь высокоуглеродистую — холоднотянутую проволоку периодического профиля и гладкую. С целью индустриализации, в арматурных работах часто применяются каркасы и сетки сварные; соединение стержней, обычно, производится электросваркой; стали арматурные при этом должны соответствовать требованиям свариваемости. Арматуру сварную исполняют обычно в форме плоских элементов, служащих, при необходимости, сборными элементами пространственных каркасов. Штучная арматура – отдельные стержневые пруты или жесткие профильные элементы (швеллеры, уголки, двутавровые балки, трубы и т.д.) предназначенные для сборки на месте в пространственные каркасы или другие конструкции такой формы, которая необходима для дальнейшей работы. Штучные изделия применяются при маломасштабном строительстве или в ситуациях, когда установка готовых каркасных конструкций невозможна. Арматурные каркасы – конструкции решетчатого вида, для сбора которых используются отдельные штучные элементы. Соединения могут быть как сварными, так и обвязанными. Простые каркасы собираются в одной плоскости, а из нескольких простых каркасов, при необходимости, создается пространственный. Используются для упрочнения фундаментов, балок, колонн. Арматурные сетки – изделия готовые к монтажу, представляющие собой сочетание пересекающихся стержней, сваренных в точках соприкосновения. Этот вид широко применяются для повышения прочности плит. Готовые сетки и каркасы включают в себя элементы арматуры каждого вида. Арматура по условиям применения В зависимости от условий применения арматуру делят на напрягаемую и ненапрягаемую. Напрягаемой бывает только рабочая арматура, используемая для придания конструкциям большей надежности при воздействии разнонаправленных сил. Арматура подобного типа изготавливается из материала особой прочности и подвергается натяжению при размещении в готовой форме. Ненапрягаемая арматура используется в качестве монтажной, распределительной и прочей не несущей основной рабочей нагрузки. Арматура по пространственному расположению Поперечная арматура – элементы, связывающие бетон, расположенный в зоне сжатия с арматурой, размещенной в зоне растяжения. Подобная арматура позволяет сократить количество трещин, появляющихся под воздействием раскалывающего напряжения возле опор. Продольная арматура – элементы, минимизирующие вероятность возникновения трещин в зоне растяжения строительных конструкций продольного направления. Такая арматура берет на себя основную нагрузку, приходящуюся на рабочую поверхность. Композитная арматура и ее виды Композитная арматура делится на три основных вида: стеклопластиковая (АСП), базальтопластиковая (АБП) и углепластиковая. Основу стеклопластиковой арматуры составляет стекловолокно, связанное между собой специальными термоактивными смолами. Изделия, получаемые из такого материала, отличаются высокой прочностью, легкостью и неподверженностью коррозии. АСП широко применяется в малом и загородном строительстве, так как обладает минимальным весом и позволяет строить легкие, но прочные конструкции, не требующие основательных фундаментов. Базальтопластиковая арматура – изготавливается из базальтового волокна и смол, связывающих материал в единое целое. Материал обладает повышенной устойчивостью к агрессивным средам и низкой теплопроводностью, однако малоустойчив к воздействию высоких температур (более 160оС). Углепластиковая арматура – создается на основе углеродного волокна и обладает высокой прочностью на разрыв, превышая по этому параметру стальные изделия в разы. Так же, как и прочие композитные материалы углепластик долговечен, стоек к коррозии и химикатам, а также легок по весу и использованию в работе. Общими недостатками композитной арматуры можно считать: ее малую упругость и жаропрочность; невозможность сварки и изгиба деталей на месте непосредственного монтажа. Материалы изготовления арматуры Традиционно принято использовать стальную арматуру, изготовленную в виде горячекатаных стержней или холоднотянутой проволоки с последующим упрочнением термическим способом или методом холодного волочения (вытяжки). Применяется и арматура, изготовленная из синтетических материалов /композитная/– стекловолокна, базальта и углепластика, но в гораздо меньших объемах. Каждый материал обладает своими преимуществами и недостатками и не всегда может взаимозаменять друг друга. Арматура классифицирована по 4 признакам: В зависимости от технологии изготовления - стержневая и проволочная. Под стержневой подразумевают арматуру любого диаметра в пределах 6 - 40мм, причем независимо от того, как она поставляется промышленностью - в прутках (D>12мм, длина до 13м) или в мотках (массой до 1300кг). В зависимости от способа последующего упрочнения – горячекатанная арматура может быть термически упрочненной, или упрочненной в холодном состоянии - вытяжкой, волочением. По форме поверхности – периодического профиля или гладкой. Выступы в виде ребер на поверхности стержневой арматуры периодического профиля, рифы или вмятины на поверхности проволочной арматуры значительно улучшают сцепление с бетоном. По способу применения – напрягаемая и ненапрягаемая арматура. Рабочую арматуру располагают в растянутых зонах плит для восприятия растягивающих усилий, которые возникают при изгибе плиты. Она размещается в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Поэтому в однопролетных плитах рабочая арматура укладывается понизу, в неразрезных плитах в пролетах - понизу, а над промежуточными опорами – поверху. Монтажная арматура обеспечивает проектное положение рабочей арматуры при бетонировании. Кроме того, она воспринимает температурные и усадочные напряжения. При действии сосредоточенных нагрузок монтажная арматура распределяет их воздействие на большую площадь, поэтому ее также называют распределительной. Монтажные стержни имеют диаметр 3-8 мм, шаг 250-350 мм. Площадь сечения их должна быть не менее 10% сечения рабочей арматуры. Расстояние между рабочими и монтажными стержнями принимают кратными 50 мм. Рабочую арматуру располагают в растянутых зонах плит для восприятия растягивающих усилий, которые возникают при изгибе плиты. Она размещается в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Поэтому в однопролетных плитах рабочая арматура укладывается понизу, в неразрезных плитах в пролетах - понизу, а над промежуточными опорами – поверху. Монтажная арматура обеспечивает проектное положение рабочей арматуры при бетонировании. Кроме того, она воспринимает температурные и усадочные напряжения. При действии сосредоточенных нагрузок монтажная арматура распределяет их воздействие на большую площадь, поэтому ее также называют распределительной. Монтажные стержни имеют диаметр 3-8 мм, шаг 250-350 мм. Площадь сечения их должна быть не менее 10% сечения рабочей арматуры. Расстояние между рабочими и монтажными стержнями принимают кратными 50 мм. Размещение рабочей и монтажной арматуры в железобетонных балках Поперечное сечение железобетонных балок бывает: прямоугольным, тавровым, двутавровым, трапециевидным. Балки армируют сварными, реже – вязаными каркасами. Каркасы состоят из: продольных рабочих и монтажных стержней, а также поперечных (иногда наклонных) стержней в сварных каркасах и хомутов (иногда отгибов) в вязаных каркасах. Установка поперечной арматуры в изгибаемых элементах В поперечных сечениях балок одновременно с изгибающим моментом действуют поперечные силы. Этим вызвана необходимость установки поперечной арматуры (поперечных стержней сварных каркасов или хомутов вязаных каркасов). Количество поперечной арматуры – число стержней в поперечном сечении, их диаметр и шаг в продольном направлении определяются расчетом и конструктивными требованиями. Наименьший диаметр поперечных стержней сварных каркасов назначается из условия свариваемости с продольной арматурой. Диаметр хомутов вязаных каркасов принимают не менее 6 мм при высоте балок до 800 мм и не менее 8 мм при большей высоте. При армировании вязаными каркасами хомуты в балках прямоугольного сечения выполняют замкнутыми; в монолитных балках таврового сечения, связанных с обеих сторон монолитной плитой, хомуты могут быть открытыми. В балках шириной более 350 мм устанавливают многоветвиевые хомуты. Назначение конструктивной арматуры состоит в обеспечении цельности конструкции, например, конструктивная поперечная арматура, увеличивает сцепление бетона с продольной арматурой, предохраняет продольные сжатые стержни от выпучивания, распределяет действие сосредоточенных сил на большую площадь, принимает на себя температурные и усадочные напряжения. Схемы размещения рабочей и монтажной арматуры
Армирование балки сварным каркасом а - плоский; б- пространственный. 1 - рабочая арматура второго ряда; 2 - рабочая арматура нижнего ряда; 3 - хомуты; 4 - монтажная арматура; 5 - распределительная монтажная арматура;
Армирование балки вязанным каркасом 1 - монтажная арматура; 2...4 - рабочая арматура; 5 - хомуты Рабочая арматура – арматура, устанавливаемая по расчету. Воспринимает в основном растягивающие, а в необходимых случаях – сжимающие усилия. Арматурные изделия Арматурные изделия – это готовые конструкции из арматуры, которые применяются для армирования железобетонных элементов. Их используют с целью снижения трудозатрат при строительстве, поскольку, чем больше степень готовности изделий, тем меньше времени и сил требуется для сооружения зданий. По функциональному назначению арматура делится на монтажную, распределительную и рабочую. Рабочая арматура воспринимает усилия сжатия или растяжения от собственного веса конструкции или внешних нагрузок, бывает продольной и поперечной. Распределительная арматура отвечает за равномерное распределение нагрузки на стержни, препятствует их смещению при бетонировании. Монтажная арматура необходима для изготовления арматурных каркасов. Существуют следующие виды изделий из арматуры: Арматурные сетки (вязаные и сварные). Производятся из проволоки или стержней диаметром от 3 мм, применяется при закладке фундамента, для армирования дорожного покрытия, кирпичной кладки, возведения каркасов теплиц, устройства стяжки цементных полов, создания ограждений и клеток. Для изготовления тяжелых арматурных клеток используют стержни диаметром свыше 12 мм. Арматурные каркасы (плоские и объемные). В плоских армокаркасах поперечные стержни находятся в одной плоскости, а в объемных – в разной. Между собой стержни соединяются ручной вязкой или методом контактной сварки, что более надежно. Объемный каркас может быть собран как из отдельных стержней, так и из плоских каркасов, арматурных сеток, закладных элементов, хомутов, монтажных петель. Применение готовых каркасов из арматуры ускоряет работу на 30% и гарантирует отсутствие арматурных отходов. Хомуты. Применяются при создании пространственных каркасов для усиления конструкции, имеют вид замкнутого или открытого с одной стороны четырехугольника. Монтажные петли. Отличаются повышенной пластичностью. Их устанавливают для наиболее удобной строповки железобетонных изделий. Строительная скоба. Обеспечивает целостность возводимой конструкции. Она помещается между двумя арматурными сетками или каркасами с целью сохранения пространства между ними и их разделения в железобетонных конструкциях. Закладные элементы. С их помощью соединяют сборные железобетонные изделия. Для производства этих пластин используют листовую, полосовую, фасонную сталь. Символьный код арматурного проката А – горячекатаная или холоднокатаная (термоупрочненная) продукция; В – холоднодеформированная; К – канаты. Далее идет указание на класс арматуры в виде цифрового набора от А240 до А1000, что обозначает индекс текучести стали в МПа. Чем выше показатель, тем прочнее и надежнее изделия. Выделяют следующие серии арматурного проката: 1. А240 или АI – производится из стали марок Ст3СП, Ст3ПС, Ст3КП, классифицируется как монтажные пруты с гладким профилем диаметром от 4 до 40 мм. 2. А300 или АII – изготавливается из металла серии СТ5СП(пс) или СТ18Г2С, относится к рабочим изделиям с рифленой поверхностью сечением 10-80 мм. В зависимости от диаметра производится в виде проволоки, свернутой бухтами либо стержнями длиной 6-12 м. 3. А400/А500 или АIII– выпускается из стали марок 35ГС, 25Г2С, 32Г2Р. Это рабочая арматура периодического профиля сечением 6-40 мм. Производится также в серии «В» из металла методом холодного вытягивания. Это наиболее востребованная арматура для фундамента плитного, ленточного или свайного типа. 4. А600 или АтIV – производится из низколегированной термоупрочненной (холоднокатаной) стали класса 80С, 20ХГ2Ц, предназначенного для сварных конструкций. Длина прутов классифицируется как мерная (пруты по 6, 9 и 11,7 м) или немерная (стержни и бухты до 12 м). Диаметр варьируется от 10 до 32 мм. Поверхность периодическая, серповидного типа. 5. А800 или АтV – изготавливается из металлического низколегированного сырья марки 23Х2Г2Т. Продукция выпускается в диаметре 6-40 мм и предназначена для формирования сварных каркасов в обычных и предварительно напряженных ЖБИ. 6. А1000 или АVI – из низколегированной стали классов 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и 20Х2Г2СР. Отличительная черта – применение любого типа сварных работ без ограничений. Диаметр стержней варьируется от 6 до 32 мм. Маркировка включает указание на особые свойства арматуры К – коррозионная стойкость. Изделия подвергаются процессам цинкования, гальванизации и другим, в результате которых на поверхности образуется защитная пленка, предотвращающая окисление. С – соединение методом сварки. Т – термомеханически упрочненная сталь. После основных параметров указывается диаметр. К примеру, маркировка А500С Ø12 - арматура горячекатаная с индексом текучести 500 Мпа и периодическим профилем, предназначена для сварных работ, диаметр изделия – 12 мм Для отдельных видов продукции окрашивают концы прутов 1. Для арматуры из низколегированной стали: АIV – красный; АVI – красный и синий. 2. Для проката из термоупрочненного металла: АтIII – белый и синий; АтIV – белый и желтый; АтIVК – зеленый; АтV – синий; АтVСК – белый и зеленый; АтVК – желтый и зеленый; АтVI – желтый; АтVIК – зеленый и черный. Контрольные задания Задание на СРС Задание на СРС 1. Классификация бетонов. 1[19, 20]. 2. Структура бетона. 1[21, 22]. 3. Показатели качества бетона. 1[30, 310]. Задание на СРСП 1. Определите прочностные и деформативные характеристики бетона в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и растяжение. 1[58]. Глоссарий
№
|
На русском языке
|
На казахском языке
|
На английском языке
|
1
|
Арматура
|
Арматура
|
Reinforcement
|
|
-металлические стержни, размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом или по конструктивным требованиям
| | |
2
|
Арматурная проволока
|
Арматуралық сым
|
Reinforcing wire
|
|
-стальные элементы диаметром 3-8 мм.
| | |
3
|
Предварительно напряженная арматура
|
Алдын ала кернелген арматура
|
Prestressed reinforcement
|
|
-арматура, в которой до приложения нагрузки создается напряженное состояние (растяжение)
| | |
4
|
Диаграмма σ-ε
|
σ-ε диаграммасы
|
Load –strain diagram
|
|
-график, изображающий зависимость между нормальным напряжением и относительной деформацией
| | |
5
|
Рабочая арматура
|
Жұмыс арматурасы
|
Working fittings
|
|
- стержни арматуры, предназначенные для воспринятая внутренних усилий, развивающихся в элементах железобетонной конструкции под действием нагрузки.
| | |
6
|
Свариваемость
|
Дәнекерленүі
|
Weldability
|
|
-способность арматуры к надежному соединению сваркой
| | | Используемая литература Основная литература 1. Долгун А.И. Строительные конструкции: учебник для студентов. – М.: изд. центр «Академия», 2013. – 432 с. 2. Евстифеев В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 ч. Ч.1. Железобетонные конструкции: учебник для студентов. – М.: изд.центр «Академия», 2011. – 432 с. 3. Евстифеев В.Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 ч. Ч.2. Каменные и армокаменные конструкции: учебник для студентов. – М.: изд.центр «Академия», 2011. – 192 с. 4. Бойтемиров Ф.А. Конструкции из дерева и пластмасс: учебник для студентов.– М.: изд. центр «Академия», 2013. – 288 с. 5. Яковлев С.К. Расчет железобетонных конструкций по Еврокоду EN1992: в 2 ч.: учебно-методическое пособие / С.К. Яковлев, Я.И. Мысляева; Москва: МГСУ, 2015. Ч.1: Изгибаемые и сжатые железобетонных элементы без предварительного напряжения. Определение снеговых, ветровых и крановых нагрузок. Сочетание воздействий. Москва: МГСУ, 2015. 204 с. Дополнительная литература 6. Биби, Э.В. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 2: Проектирование железобетонных конструкций , руководство для проектировщиков к EN1992-1-1 и EN 1992-1-2. Еврокод 2: Проектирование железобетонных конструкций. Противопожарное проектирование строительных конструкций / Э.В. Биби, Р.С. Нараянан; редактор серии Х. Гульванесян. - 2-е издание. - М.: МГСУ, 2013.- 292 с. 7. Порто Дж. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 5: Проектирование деревянных конструкций. руководство для проектировщиков к EN1995-1-1. / Дж Порто, П. Росс; редактор серии Х. Гульванесян. М.: МГСУ, 2013 - 308 с. 8. Мортон, Дж. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 6: Проектирование каменных конструкций EN 1996-1-1 / Дж. Мортон; перевод c английского. - М.: МГСУ, 2013.- 220с. 9. В.О. Алмазов. Проектирование железобетонных конструкций по Евронормам.-М.: АСВ, 2007.-215 с. 10. Колмогоров А.Г., Плевков В.С. Расчет железобетонных конструкций по российским и зарубежным нормам: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2014. – 512 с. 11. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций М.: Альянс, 1989, 2007, 2009, 2011.- 506с. 12. Сербин Е.П. Строительные конструкции. Практикум: учебное пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014.- 256с. 13. Ажгалиева Б.А. Конспект лекций для студента по дисциплине «Строительные конструкции I». – Алматы, 2012.- 67 с. |
Скачать 2.92 Mb.