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:
1. 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.
2. Стержневое — в объём бетона или раствора включают систему стержней (сетку, каркас), которая распределяет нагрузку внутри конструкции. Применяют для несущих и отдельно стоящих элементов зданий.
3. 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/см2, 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 документомГОСТ 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:
1. А1 (А240). Гладкий прут Ø 6–12 мм — в бухтах (бобинах, мотках), 12–40 мм — в прутах (круг).
2. А2 (А300). Имеет винтовые рёбра. Диаметр 10–12 мм — в бухтах, 12–40 мм — в прутах.
3. А3 (А400). Поперечные рёбра расходятся «ёлочкой» от продольного ребра. Ø 6–12 мм — в бухтах, 12–40 мм — прутах.
4. Другие марки встречаются редко — в основном на объектах с высокими требованиями, эти изделия изготавливают на заказ из более качественной стали.
5. 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).
6. Расчёт армирования
7. 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.
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.
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. 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:
1. 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.
2. К трубке привариваем рычаг — лучше всего уголок горизонтальной полкой к трубке. Если уголка нет, тогда упор в 100 мм от приваренного стержня.
3. К наружному краю рычага привариваем удобную ручку.
4. Укладываем арматуру наибольшего диаметра (но не более 18 мм), которую необходимо гнуть параллельно длинному краю верстака.
5. Привариваем к верстаку упор — лучше всего уголок.
6. Станок может иметь произвольную конструкцию. Основная идея — сила прикладывается в трёх точках через рычаги.
7. 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:
1. 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.
2. 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.
3. Неправильно собранный каркас останется только выбросить (невозможно переделать).
4. Опасность для других рабочих — возможно случайное поражение током.
5. Затраты на электричество.
Однако есть случаи, когда сварка не только незаменима, но и обязательно требуется:
1. Установка закладных деталей (ЗД). ЗД — приоритетные элементы, на которых сосредотачивается большая нагрузка. Они ввариваются в каркас для лучшей передачи нагрузки на стержни.
2. 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.
3. 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:
1. Заводской арматурный крючок. Между ручкой и стержнем крюка установлен подшипник.
2. Автоматический крюк. Вращается за счёт пружины в рукояти, соединённой с жалом.
3. 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. 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.
Источник: golbis.com
