Арматура - це сталеві стрижні, прокатні профілі та дріт, розташовані в бетоні для спільної з ним роботи. Арматура для залізобетонних конструкцій може бути класифікована:
- за матеріалом. сталева і неметалічна;
- за технологією виготовлення. гарячекатана стрижнева діаметром 6 ... 90 мм і холоднотянутая кругла дротова діаметром 3 ... 8 мм у вигляді звичайної або високоміцного дроту, а також арматурних канатів і пасом;
- за профілем. кругла гладка і періодичного профілю. Арматура періодичного профілю має фігурну поверхню, що забезпечує її краще зчеплення з бетоном. При використанні стрижнів з гладкої арматури для їх кращого закріплення в бетоні кінці стрижнів, що працюють на розтяг, роблять загнутими у вигляді гаків.
- за принципом …
роботи в залізобетонної конструкції: ненапружена і напружена.
- за способом установки. штучна арматура, арматурні каркаси і сітки;
- за призначенням. робоча, розподільна і монтажна.
Робоча арматура сприймає розтягуючі зусилля, що виникають в залізобетонних конструкціях від власної маси і зовнішніх навантажень.
Розподільна арматура служить для рівномірного розподілу навантажень між робочими стержнями; забезпечення їх спільної роботи; зв'язку робочих стрижнів між собою, перешкоджаючи зміщенню робочої арматури при бетонуванні.
Монтажна арматура зазвичай не сприймає зусиль, а забезпечує точне положення в опалубці робочих стрижнів і плоских арматурних сіток і елементів.
Особливу групу становить сталева жорстка арматура у вигляді таврових балок і іншого прокату, що застосовується для армування висотних будівель, спеціальних споруд, і так звана дисперсная арматура у вигляді рубленої скловолокна або азбесту, використовувана головним чином для армування цементного каменю.
У цивільному будівництві зазвичай застосовують арматурні стержні діаметром 12 ... 30 мм, в промисловому - арматуру діаметром до 40 мм, в гідротехнічному - стрижні діаметром 90 ... 120 мм.
До арматурним виробів відносять окремі стрижні (стрижнева арматура), арматурні сітки, плоскі і просторові арматурні каркаси, арматурні вироби для попередньо напружених конструкцій, закладні деталі, монтажні петлі і хомути (рис. 11.2).
Мал. 11.2. Приклади арматурних елементів:
а) сітка плоска; б), в) - плоскі каркаси; г) просторовий каркас; д) каркас таврового перетину; е) те саме, двотаврового перетину; ж) гнутий каркас; з) циліндричний каркас; і) каркас в'язаний з відігнутими стрижнями: 1 - кінцеві гаки;
2 - нижні робочі стрижні; 3 - робочі стрижні з відгинами; 4 - хомути
Стрижневу арматуру виготовляють гладкого профілю (через малу ефективність випуск її скорочується) і періодичного з розташуванням виступів по гвинтовий лінії або ялинкою. Арматуру поділяють в залежності від технології виготовлення: гарячекатана і гарячекатана з подальшим зміцненням витяжкою в холодному стані.
Зварні арматурні сітки складаються з взаємно перехрещуються стрижнів, з'єднаних в місцях перетину зварюванням. Їх випускають з поздовжньою, поперечною і взаємно-перпендикулярного робочою арматурою. У загальному вигляді сітки об'єднують робочу і розподільну арматуру і складаються з окремих дротів діаметром від 3 до 9 мм включно і стрижнів з арматурної сталі діаметром 10 мм, розташованих в двох взаємно перпендикулярних напрямках і з'єднаних в місцях перетину контактним точковим зварюванням. Ці сітки застосовують при необхідності забезпечити конструкцію мінімальним нерозрахованих армуванням. Відстань між окремими стрижнями - в межах від 50 до 250 мм, Загальна ширина сіток по осях крайніх стержнів встановлена від 900 до 3500 мм (сітка повинна при транспортуванні укладатися між поздовжніми бортами вантажного автомобіля).
Плоскі робочі сітки випускають шириною до 2,5 м, довжиною до 9 м, іноді відповідно до замовлення до 12 м. Поздовжні робочі стрижні мають діаметр 12 ... 25 мм при кроці 200 мм, монтажна арматура зазвичай діаметром від 8 до 12 мм при максимальному кроці до 600 мм. При необхідності сітки на заводах можуть бути піддані додатковій обробці - вирізки отворів, приварке додаткових стрижнів і гнути.
Сітки в вигляді рулонів мають широку номенклатуру по застосовуваної стали, діаметрами стрижнів, розмірами осередків і ширині сіток. Довжина сіток не обмовляється, але маса окремого рулону не повинна перевищувати 1200 кг.
Плоскі каркаси складаються з двох, трьох, чотирьох поздовжніх стрижнів і більш, з'єднаних поперечними, похилими або безперервними (змійкою) стрижнями. Застосовують плоскі каркаси головним чином для армування балок, прогонів, ригелів та інших лінійних конструкцій.
Просторові каркаси складаються з плоских каркасів, з'єднаних при необхідності монтажними стрижнями, і застосовують для армування легких і важких колон, балок, ригелів, фундаментів.
Іноді використовують арматурні несучі каркаси, які разом з опалубкою називають арматурно-опалубними блоками. Зазвичай таке рішення приймають при необхідності звести одиночну конструкцію прольотом до 9 м. У цьому випадку для армування застосовують прокатні профілі в основному у вигляді куточків, смуговий і квадратної стали, що дозволяє при деякому перевитрату на армування обійтися без спеціальних лісів, стійок, що підтримують опалубочний блок , зменшити витрату лісоматеріалів, значно скоротити трудовитрати і терміни виконання робіт.
Монтажні петлі, виконані з арматури, є елементом збірних залізобетонних конструкцій і призначені для стропування при підйомі і установці.
Заставні деталі - металеві пластини, що приєднуються до арматурному каркасу конструкції на зварюванні, необхідні для з'єднання збірних елементів між собою при зведенні будівель і споруд; стикування елементів здійснюють зварюванням закладних деталей, забитих в конструкції при їх виготовленні.
Хомути застосовують для з'єднання окремих робочих і монтажних стержнів в готовий просторовий каркас.
Для армування попередньо-напружених конструкцій найчастіше використовують дротяну арматуру. Дротяну арматуру підрозділяють на кілька типів:
- арматурний дріт низьковуглецевий класу В-I і високоміцна вуглецева класу В-II;
- дротяні пасма з трьох-, семи- і багатодротяних пасом з правого скрутом, причому при перерізанні пасма дроту НЕ розкручуються;
- дротяні високоміцні канати.
В останні роки починають широко застосовувати і неметаллическую арматуру у вигляді скловолокна і азбесту. Скловолокно в суміші з цементним розчином утворює склоцементу, що володіє високою міцністю, але невисокими водо- і газопроникність. Міцність цементного каменю зростає при використанні рубленого скловолокна з хаотичним розподілом його в конструкції. Також високі характеристики міцності буде володіти монолітна конструкція при хаотичному розподілі в ній обрізків арматурних стержнів і дроту.
З використанням азбестових волокон виробляють азбестоцемент, вироби з якого мають високу міцність і непроникність.
Процессармірованія ненапружуваних залізобетонних конструкцій включає в себе: заготавліваніе (як правило, централізовано) арматурних елементів; транспортування арматури на об'єкт будівництва, сортування її та складування; укрупнювальне збирання на приоб'єктний майданчику арматурних елементів і підготовку арматури, що монтується окремими стрижнями; установку (монтажу) арматурних блоків, просторових каркасів, сіток і стрижнів; з'єднання монтажних одиниць в проектному положенні в єдину армоконструкцію.
Таким чином, розрізняють дві групи процесів армування залізобетонних конструкцій: попереднє виготовлення арматурних елементів і установка їх в проектне положення.
Монтаж ненапрягаемой арматури ведуть, як правило, з використанням механізмів і пристроїв, що застосовуються для інших видів робіт (опалубних, бетонних та ін.) І передбачених проектом виконання робіт. Ручне укладання допускається тільки при масі арматурних елементів не більше 20 кг.
З'єднують арматурні елементи в єдину армоконструкцію зварюванням і нахлесткой, а у виняткових випадках - вузький.
З'єднання нахлесткой без зварювання використовують при армуванні конструкцій звареними сітками або плоскими каркасами з одностороннім розташуванням робочих стержнів арматури і при діаметрі арматури не вище 32 мм. При цьому способі стикування арматури величина перепуску (нахлестки) залежить від характеру роботи елемента, розташування стику в перерізі елемента, класу міцності бетону і класу арматурної сталі (регламентується нормативними документами).
При стикуванні зварних сіток з круглих гладких стрижнів в межах стику слід розташовувати не менше двох поперечних стрижнів. При стикуванні сіток зі стрижнів періодичного профілю приварювати поперечні стрижні в межах стику не обов'язково, але довжину перепуску в цьому випадку збільшують на п'ять діаметрів. Стики стрижнів в неробочому напрямку (поперечні монтажні стрижні) виконують з перепуском в 50 мм при діаметрі розподільних стрижнів до 4 мм і 100 мм при діаметрі більше 4 мм. При діаметрі робочої арматури 26 мм і більше зварні сітки в неробочому напрямку рекомендується укладати впритул один до одного, перекриваючи стик спеціальними стиковими сітками з перепуском в кожну сторону не менше 15 діаметрів розподільної арматури, але не менше 100 мм.
При монтажі арматури необхідно елементи і стрижні встановлювати в проектне положення, а також забезпечити захисний шар бетону заданої товщини, тобто відстань між зовнішніми поверхнями арматури і бетону. Правильно влаштований захисний шар надійно охороняє арматуру від корродирующего впливу зовнішнього середовища. Для цього в конструкціях арматурних елементів передбачають спеціальні опори або подовжені поперечні стрижні. Цей метод застосовують в тому випадку, якщо конструкція працює в сухих умовах. Забезпечити проектні розміри захисного шару бетону можна також за допомогою бетонних, пластмасових та металевих фіксаторів, які прив'язують або надягають на арматурні стержні (рис. 11.3). Захисний шар в плитах і стінах товщиною до 10 см повинен бути не менше 10 мм; в плитах і стінах більше 10 см - не менше 15 мм; в балках і колонах при діаметрі поздовжньої арматури 20 ... 32 мм - не менше 25 мм; при більшому діаметрі - не менше 30 мм.
Мал. 11.3 Способи забезпечення захисного шару арматури:
а) в балках і ребрах плит за допомогою упорів; б) в балках за допомогою
подовжених стрижнів; в) бетонної підкладкою з дротяної скручуванням;
г) бетонною пробкою з пружинної скобою; д) пружним пластмасовим фіксатором;
е) металевими штампованими підставками
Змонтовану арматуру приймають з оформленням акту, оцінюючи при цьому якість виконаних робіт. Крім перевірки її проектних розмірів за кресленням перевіряють наявність і місце розташування фіксаторів і міцність збірки армоконструкціі, яка повинна забезпечити незмінність форми при бетонуванні.
Армування попередньо напружених залізобетонних конструкцій. Попереднє напруження арматури при зведенні будівель і споруд в монолітному виконанні застосовують для великопрольотних ферм, балок, плит перекриттів, прогонових будов, контурних елементів оболонок, резервуарів і т. Д.
Попереднє напруження дозволяє збільшувати навантаження на конструкцію або при колишній навантаженні зменшувати габарити конструкції.
Переваги попередньо-напружених залізобетонних конструкцій: застосування арматури менших діаметрів з високоміцної сталі дозволяє зменшувати перетин бетону, а отже, і обсяг збірних елементів на 20 ... 30%, що призводить до економії матеріалів, зокрема цементу; завдяки кращому використанню властивостей арматурної сталі, в порівнянні зі звичайними залізобетонними конструкціями, і при застосуванні сталей з високою межею міцності досягається економія металу до 40%; конструкції з попередньо-напруженою арматурою відрізняються високою трещиностойкостью, що оберігає арматуру від корозії.
Попередньо напружені залізобетонні конструкції в залежності від їх типу армують сталевими стрижнями періодичного профілю, пучками високоміцної арматури або канатами спіральної завивки (рис. 11.4).
Мал. 11.4. Напружувані лінійні арматурні елементи:
а) стрижневий елемент; б) стрижневою анкер; в) пасмо семи- і девятнадцатіпроволочная; г) канат дво- і трехпрядевий (пасмо з 7 дротів); д) канат двухпрядевий (пасмо з 19 дротів); е) гільзовий анкер; ж) гільзостержневой анкер;
1 - стрижнева арматура; 2 - коротун з різьбленням на кінці; 3 - плита; 4 - гайка;
5 - хвостовик; 6 - пучкова арматура; 7 - гільза
Кінці стрижневий арматури повинні бути пристосовані для надійного захоплення їх натяжним пристроєм. Арматурні пучки, виготовлені з високоміцного дроту, не повинні мати стиків по довжині заготовки.
Є два способи натягу арматури: на упори і бетон. Перший використовують в основному при виготовленні збірного залізобетону, другий - переважно при бетонуванні монолітних конструкцій на будівельному майданчику.
При натягу на упори арматуру перед бетонуванням конструкцій натягують на форму або спеціальні опори до заданого натягу і фіксують затискачами. Після того як конструкція забетонована і бетон досяг проектної міцності, арматуру звільняють з затискачів і стискають зусилля передаються безпосередньо на бетон.
За способом укладання напруженої арматури метод натягу арматури на бетон підрозділяють: на лінійний і безперервний.
При лінійному способі в напружених конструкціях при їх бетонуванні залишають канали (відкриті або закриті). При натягу на бетон в опалубки, підготовленої до бетонування конструкції, встановлюють Каналоутворювачі, діаметр яких на 10 ... 15 мм більше діаметра стрижня або арматурного пучка. Для цього застосовують сталеві труби, стрижні, гумові рукави з дротовим сердечником і ін. Так як Каналоутворювачі витягають через 2 ... 3 год після того, як конструкція забетонована, то їх, за винятком рукавів, щоб уникнути зчеплення з бетоном через кожні 15 ... 20 хв провертають навколо осі.
При напруженому армуванні великорозмірних конструкцій канали влаштовують шляхом закладки сталевих тонкостінних гофрованих трубок, які залишаються в конструкції. Після того як бетон набрав проектну міцність, в канали встановлюють арматуру і натягують її. Для цього застосовують гідравлічні домкрати одиночного або подвійного дії (з робочим тиском 20 ... 25 МПа) (рис. 11.5).
Гідравлічний домкрат подвійної дії має два циліндра: рухливий - для натягу арматури і нерухомий - для її закріплення на бетонируемой конструкції.
Арматуру натягують в такій послідовності. На арматурний пучок надягають сталеву шайбу, в яку через наполегливі лопаті впирається домкрат. Дроту пучка закріплюють клинами в затискному кільці, яке закріплене на рухомому циліндрі. Арматурний пучок натягують, причому ступінь натягу контролюють манометром.