Что такое предварительно напряженная арматура. Напрягаемая арматура и ее элементы. Какие технологические способы существуют для создания предварительного напряжения? в чем отличие схем натяжения напрягаемой арматуры на упоры и на бетон

Железобетонные конструкции - основа современного строительства. Однако они имеют существенные изъяны, связанные, в первую очередь, с недостаточной нагрузочной способностью и образованием трещин в камне при эксплуатационных нагрузках. Усовершенствование технологии изготовления изделий из бетона и стальной арматуры привело к созданию преднапряженного железобетона, который обладает рядом преимуществ.

Определение

Предварительно напряженные железобетонные конструкции - строительные изделия, бетон которых на этапе создания принудительно получает начальную расчетную напряженность сжатия. Она создается за счет предварительного формирования напряжения растяжения в рабочей высокопрочной арматуре и обжатия ею бетона на тех участках, которым предстоит испытывать растяжение (прогиб) при эксплуатации. Сжимаясь, арматура не проскальзывает, так как сцеплена с материалом или удерживается анкерным закреплением арматуры на торцах изделий. Таким образом, напряжение растяжения, которое приобретает железобетонный состав с помощью армирования, уравновешивает напряженность заблаговременного обжатия камня.

Преимущества

Предварительно напряженный железобетон долгосрочно отодвигает время начала формирования расколов в изделиях, работающих на прогиб, сокращает глубину их раскрывания. Вместе с тем изделия приобретают повышенную жесткость, не снижая прочности.

Предварительно напряженным железобетонным балкам свойственно хорошо работать на сжатие и прогиб, имея одинаковую прочность по длине, что позволяет увеличивать ширину перекрываемых пролетов. В таких конструкциях уменьшаются размеры поперечного сечения, следовательно, сокращаются объем и вес комплектующих элементов (на 20 – 30%), а также расход цемента. Более рациональное использование свойств стали позволяет сокращать (стержневой и проволочной) до 50%, особенно из высокопрочных марок (A-IV и выше), имеющих значительный предел прочности. Химическая нейтральность бетона к стали способствует предохранению арматуры от коррозии. Вместе с тем повышенная трещиностойкость предохраняет напряженную арматуру от ржавления в сооружениях, которые находятся под постоянным давлением воды, иных жидкостей, газов.

Методы возведения зданий, используемые в строительстве каркаса, базируются на технологии предварительного напряжения конструкций из железобетона в процессе строительства.

Напряженная арматура, обжимающая бетон сборочных единиц, обеспечивает практичную их стыковку путем значительного сокращения расходования металла на стыках. Сборные и сборно-монолитные изделия из железобетонных напряженных конструкций могут состоять из стыкуемых частей с одинаковым поперечным сечением, которые по краям выполняются из ненапряженных облегченных (тяжелых) бетонов, а нагружаемый фрагмент - преднапряженный железобетон. Такая продукция имеет повышенную выносливость, компенсируя повторяющиеся динамические воздействия.

Данное свойство позволяет демпфировать изменения напряжений в бетоне и арматуре, вызываемые колебаниями внешних нагрузок. Повышенная сейсмическая стойкость зданий повышается за счет большой конструкционной устойчивости напряженного железобетона, обжимающего отдельные их фрагменты. Конструкция в предварительно напряженном виде обеспечивает большую безопасность, так как ее разрушению предшествует запредельный прогиб, сигнализирующий об исчерпании конструкцией прочности.

Недостатки

Состояние предварительного напряжения в материале достигается спецоборудованием, точными расчетами, трудоемким конструированием и затратным производством. Продукция требует бережного хранения, транспортировки и монтажа, которые не вызывают ее аварийного состояния еще до начала использования.

Сосредоточенные нагрузки могут способствовать возникновению продольных трещин, которые снижают несущую способность. Просчеты в проектировании и технологии производства могут вызывать полное разрушение создаваемого железобетонного изделия на стапеле. Предварительно напряженные конструкции требуют металлоемкой опалубки повышенной прочности, увеличенного расхода стали на закладные и арматуру.

Большие значения звуко– и теплопроводности требуют закладывания в тело камня компенсирующих материалов. Подобными железобетонными конструкциями обеспечивается более низкий порог огнестойкости (ввиду меньшей критической температуры нагрева преднапряженной арматурной стали) по сравнению с обычным железобетоном. На преднапряженную бетонную конструкцию критично воздействуют выщелачивание, растворы кислот и сульфатов, солей, приводящие к коррозии цементного камня, раскрытию трещин и коррозии арматуры. Это может приводить к резкому снижению несущей способности стали и внезапному хрупкому разрушению. Также к минусам стоит отнести значительный вес изделий.

Материалы для конструкций

Железобетон - многокомпонентный материал, основными составляющими которого являются бетон и стальная арматура. Параметры их качества определяются особыми требованиями при проектировании к элементам конструкций на месте применения.

Бетон

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.

Предварительное напряжение в железобетоне обеспечивается применением тяжелых составов средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3, которые имеют классы по прочности на осевое растяжение выше Bt0,8, по прочности от В20 и больше, марки по водонепроницаемости от W2 и выше, по морозостойкости от F50. Требования к продукции гарантируют бетону нормативную прочность не ниже установленной с вероятностью 0,95 (в 95% случаев). Смесь должна набрать возраст не меньше 28 суток до получения материалом предварительных напряжений. На ранних стадиях эксплуатации бетонный камень способен частично утерять напряженное качество за счет общего снижения напряженности стали (до 16%). Коэффициент надежности материала на растяжение и сжатие в предельных состояниях установлен для эксплуатационной пригодности не ниже 1,0.

К атегория: Арматурные работы

Установка напрягаемой арматуры

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При выполнении арматурных работ следует строго соблюдать требования техники безопасности.

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

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

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

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

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

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

- Установка напрягаемой арматуры

Сегодня многие продавцы продают ЖБИ изделия и подчеркивают, что они используют напряженную арматуру. Нередко встречаются такие термины, как «напрягаемая арматура» или «предварительно напряженная арматура». Так что же это такое? Как напрягают арматуру, зачем это нужно и в чем отличаются напрягаемая и ненапрягаемая арматура?

Все происходит в процессе создания ЖБИ изделия, когда арматуру только располагают в форме. Затем ее необходимо немного растянуть – это могут делать как домкратами, так и другими приспособлениями. Более эффективно получается использовать электричество: через арматуру пропускают очень большой ток, вследствие чего она нагревается и, следовательно, расширяется. Затем ее держат в таком состоянии достаточно долго, в течение всего цикла заливки и затвердевания бетона.

Натяжение напрягаемой арматуры

После чего предварительно напряженную арматуру отпускают, то есть снимают нагрузку: выключают ток или просто снимают напряжение домкратов. Моментально металл сжимается, но не до конца, так как ему мешает бетон. В результате на границе сред бетон и металл создается напряжение: металл хочет сократиться и частично делает это, а бетон пытается вернуть свое положение и растянуть металл снова.

Это позволяет ЖБИ изделиям иметь большую прочность на изгиб. При большом поперечном давлении бетон, который изначально находится в небольшом напряжении, наоборот, ослабевает, так как ему частично удается арматуру растянуть на изгибе, и приобретает необходимую марочную прочность.

Следует сказать, что предварительно напрягаемая арматура широко используется в огромном количестве железобетонных изделий, и сейчас ЖБИ без такого «скелета» представляют собой откровенное меньшинство.

Напрягаемая арматура отличается от прутковой арматуры своей значительно более высокой прочностью. Она составляет от St 835/1030 до St 1570/1770. Напрягаемая арматура изготавливается в виде проволоки и стержней диаметром от 5 до 36 мм. Вся напрягаемая арматура требует допуска Стройнадзора.

Проволока и стержни имеют круглое сечение, поверхность может быть гладкой, с резьбовидными ребрами или профилированной. Напрягаемая проволока может применяться в отдельности или связанной в пряди канатов. Пряди канатов изготавливаются из 2, 3, 5 или 7 напрягаемых проволок с максимальным диаметром 15,7мм. Приэтом проволоки сплетаются друг с другом в канат. Пряди поставляются в прутках или в бухтах. Отдельные проволоки могут быть обычными, оцинкованными или в пластмассовой (ПЭ) оплетке. Внутри полиэтиленовой оплетки (ПЭ) можно поместить защитный слой от коррозии в форме слоя жира или масла. При применении таких прядей можно исключить запрессовку каналов цементным раствором.

Напряженное армирование

В конструкциях, работающих на изгиб (плиты, балки, прогоны и т.п.) под действием нагрузки и собственного веса появляются растягивающие напряжения. Для их восприятия в растягиваемой зоне приходится размещать большое количество арматуры. Несмотря на это и обеспечение для арматурных элементов y , в зонах максимального момента могут наблюдаться трещины.

С целью повышения трещиностойкости и несущей способности железобетонных конструкций, а также более полного использования механических свойств арматурной стали и сокращения ее расхода используют предварительное напряжение арматуры.

Предварительно напряженными называются такие железобетонные конструкции, в которых в предполагаемых зонах растяжения до приложения эксплуатационных нагрузок искусственно создается внутреннее напряженное состояние, выражающееся в обжатии бетона и растяжении арматуры. Прежде чем бетон в конструкции начнет работать на растяжение, в нем должно быть погашено предварительно созданное сжатие.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции обладают многими преимуществами по сравнению с обычными железобетонными конструкциями. Их эксплуатационные качества выше, так как благодаря трещиноустойчивости увеличиваются жесткость и долговечность, повышается водонепроницаемость.

В предварительно напряженных железобетонных конструкциях эффективно используются высокопрочные материалы, что дает экономию стали до 40%, позволяет уменьшить размеры поперечного сечения элементов конструкций на 20 – 30% , сократить транспортные затраты.

Следует отметить целесообразность применения в ряде случаев бетонов низких марок, так как предварительное напряжение сближает деформативные свойства высокопрочной арматуры и бетона и обеспечивает их совместную работу во всех стадиях загружения.

При производстве предварительно напряженных элементов необходимы такие технологические процессы, которые позволяют не затрачивать излишний материал в элементах из-за условий работы конструкций в доэксплуатационный период. Для конструкций, намеченныхк изготовлению, должны быть обеспечены рациональные способы производства, транспортирования и сборки, чтобы в этих стадиях, до того как конструкция включена окончательно в состав здания или сооружения, она не находилась в условиях более тяжелых, чем под последующей эксплуатационной нагрузкой.

Во всех случаях изготовления предварительно напряженных элементов натяжение арматуры производится одним из следующих методов.

Предварительное обжатие. Арматура укладывается и натягивается(на упоры) до укладки бетона. Контроль напряжений в арматуре осуществляется в данном случае до обжатия бетона.

Последующее обжатие. Арматура укладывается в формы до укладки бетона или в каналы элементов в процессе изготовления конструкции, но натягивается(на бетон) после набора бетоном достаточной прочности, для того чтобы передать на него усилия обжатия, создаваемые натяжными устройствами. Контроль натяжения в арматуре в этом случае производится в процессе обжатия бетона.

В соответствии с принятыми методами напряженного армирования железобетонных конструкций арматура, применяемая в них, соответственно называется «с предварительным натяжением» и «с последующим натяжением». Для изготовления большинства типов конструкций применяется арматура с предварительным или последующим натяжением. Только в составных конструкциях могут применяться оба вида напряженной арматуры, из которых предварительно напряженная арматура используется при изготовлении отдельных элементов, а арматура с последующим напряжением применяется при сборке конструкции из этих элементов.

При изготовлении железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой, когда бетонирование производится после натяжения арматуры, должно быть обеспечено начальное сцепление арматуры с бетоном, и контроль натяжения арматуры

должен производиться до обжатия бетона.

В случае применения последующего натяжения после твердения бетона отсутствует сцепление с бетоном арматуры, расположенной внутри или снаружи элемента, контроль натяжения арматуры в этом случае производится после обжатия бетона.

Сцепление между арматурой и бетоном восстанавливается последующим обетонированием арматуры элемента после натяжения арматуры.

По способам анкеровки предварительно напряженная арматура делится на следующие виды:

а) неанкерованная из холоднотянутой высокопрочной проволоки, горячекатаной, холоднотянутой или низколегированной стали периодического профиля;

б) непрерывно навиваемая из холоднотянутой высокопрочной проволоки с закреплением концов.

Арматура с последующим натяжением из одиночных стержней постоянного сечения, пучка проволок из холоднотянутой или низколегированной стали всегда бывает анкерованной.

Способы натяжения арматуры - механический, электротермический и электротермомеханический. Арматурные работы при натяжении состоят из заготовки напрягаемой арматуры и арматурных элементов, соединения, укладки и натяжения арматуры.

ЗАГОТОВКА И СОЕДИНЕНИЕ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ.

Для напрягаемой арматуры длиной до 12м используют стержни из горячекатаной стали классов A-600, А-800, А-1000 (А-IV, A-V, A-VI), сталь, упрочненную вытяжкой класса А-400в, термически упрочненную сталь классов Ат-600 и Ат-800, а также высокопрочную проволоку классов В-II, Вр-II и стальные канаты класса К-7 и К-19. При длине напрягаемой арматуры более 12 м применяют горячекатаную и термомеханически упрочненную арматуру классов А-600, А-800, А-1000, Ат-600с и А-400в, высокопрочную проволоку и канаты, такие же как и для напрягаемой арматуры длиной до 12м. Стержни из стали класса А-400в получают путем предварительного упрочнения вытяжкой арматуры класса А-400. Упрочнение вытяжкой ведут до величин, соответствующих контролируемым удлинению и напряжению. Для контроля упрочнения вытяжкой от каждой партии стержней отбирают по два образца для испытания на растяжение.

Заготовка арматуры включает соединение стержней в «плеть» длиной до 24 м. На концах таких заготовок высаживают анкерные головки (рис.1, 6), а затем производят упрочнение вытяжкой (рис.2). Подготавливают арматурные заготовки на специальных полуавтоматических линиях, оснащенных машинами для стыковой сварки или обжатия обоймы, станком для резки арматуры, стендом для упрочнения механической вытяжкой (рис.2), гидравлическим домкратом и другим оборудованием. Производительность таких полуавтоматических линий до 7 т арматуры в смену. Линии оборудуют системами пнев-

матики и автоматики, обеспечивающими работу в автоматическом и ручном режимах. Обслуживают линию двое - сварщик и оператор.

Рисунок 1. Машина для высадки анкеров СМЖ-128Б

Рисунок 2. Установка для удлинения арматурных стержней СМЖ-129Б

Соединять стержни можно различными способами в зависимости от класса стали и диаметра стержня. Так, стержни из стали A-600 и A-800, которые в последующем будут подвергаться упрочнению вытяжкой, соединяют с помощью стыковой контактной сварки. Для стыковки стержней из трудносвариваемой стали классов Ат-600, Aт800 Aт-1000 применяют впрессованные соединительные обоймы (муфты, гильзы) (рис.3а, 4). Соединяют арматурные канаты с помощью опрессованной гильзы (рис.3б), но они могут соединяться и внахлестку, по всей длине которой плотным рядом накладываются витки вязальной проволоки (рис.3в). Соединять арматурную проволоку можно с помощью муфты и пробки. Такое соединение обеспечивает соосный равнопрочный стык (рис.5).

Рисунок 3. Стыкование арматурных элементов. а - стержневой арматуры с помощью опрессованной муфты; б - арматурных канатов прядей с о прессовкой гильзой; в - нахлесточное, арматурных канатов, прядей с обмоткой вязальной проволокой; 1- муфта; 2 - стержень; 3 - гильза; 4 - канат, прядь; 5 - обмотка проволокой

Рисунок 4. Соединение арматурных стержней путем обжатия муфтой. Арматура, предназначенная для напряжения, также, как и ненапрягаемая, подвер-

гается предварительной обработке, которая включает чистку, правку, сварку в «плеть» и резку. Кроме того, напрягаемая арматура подвергается дополнительной обработке или обустройству. Это - высадка и устройство анкерных головок. Высадка головок арматурных стержней производится, например, на установке СМЖ-128Б (рис.1). Кроме силовой высадки головок концов стержней и проволочной арматуры можно использовать и другие способы анкеровки арматуры. Различные анкерные устройства на концах арматурных изделий показаны на рисунке 6.

Рисунок 5. Соосный равнопрочный стык. 1 - проволоки; 2 - пробка; 3 - муфта; 4 - насаженные головки.

Рисунок 6. Анкерные устройства на концах арматурных изделий. а - с приваренными коротышами: б - с приваренной петлей; в - с приваренной пластиной; г - с высаженной головкой на стержне; д, е - с высаженными головками на высокопрочной проволоке; ж - с напрессованной и обжатой втулкой на стержне; з - с напрессованной трубкой на канате, пряди; 1- канат, прядь с трубкой в сборе; 2 - заготовка трубки.

Более сложными в изготовлении и по конструкций являются анкерные элементы для арматуры из трудносвариваемых или несвариваемых сталей, а также для натяжения нескольких прядей одновременно. Так, на стендовых или агрегатно-поточных технологических линиях с использованием высокопрочной термоустойчивой проволоки диаметром 3-8 мм применяют унифицированные напрягаемые арматурные элементы (УНАЭ), например. конструкции ЦНИИОМТП с прорезной или дырчатой колодкой (рис. 7).

Сложными в изготовлении и по конструкции являются анкерные элементы для арматуры из трудносвариваемых или несвариваемых сталей, а так же для натяжения нескольких прядей одновременно. Так, на стендовых или агрегатно-поточных технологических линиях с использованием высокопрочной термоустойчивой проволоки диаметром 3-8 мм применяют унифицированные напрягаемые арматурные элементы с прорезной или дырчатой колодкой (рис.7). Предварительно проволоку устанавливают по размерам (длине). В анкерных колодках арматуру закрепляют путем высаживания головок на концах проволоки. В зависимости от числа проволок, закрепленных в колодке, эти арматурные элементы унифицируют по маркам. Для холодной высадки головок арматурной проволоки применяют станки СМЖ-155 или СМЖ-311. При натяжении арматуры на упоры форм и на бетон используют различные анкерные устройства в зависимости от диаметра и вида арматуры (Таблица 1).

Рисунок 7. Унифицированные напрягаемые арматурные элементы. а - с дырчатой анкерной колодкой; б - с прорезной анкерной колодкой; 1

Анкерная колодка; 2 - высокопрочная проволока; 3 - спиральный хомут; 4 - высаженные головки.

Таблица 1

Тип зажима		Арматура	Назначение
	Для стержневой арматуры
		Периодического про-	При натяжении арматуры
		филя диаметром 12 -
			на упоры форм
ВНИИСтройнефти		То же, диаметром, 12
Завода «Баррика-		То же, диаметром 16

Технология строительных процессов				Лекция 7.3.1
		Для проволочной арматуры
Клиновой одиноч-			Высокопрочная прово-	При натяжении на упоры
			лока гладкая и перио-
				форм и стендов
			дического профиля
Стержневой груп-			Высокопрочная прово-	При натяжении на упоры
			лока гладкая и перио-
			дического профиля
				Для автоматического за-
			Высокопрочная прово-	крепления арматуры при
			лока или прядь	непрерывном армирова-
Для пучковой ар-				При натяжении на бетон

УКЛАДКА И НАТЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ

Существуют два основных способа укладки арматуры в формы, стенды или готовые конструкции, где она в дальнейшем натягивается, а именно: линейный и непрерывный.

Л и н е й н о й укладкой арматуры называют укладку стержней или проволоки конечной длины в устройство для натяжения арматуры.

Одиночные стержни обычно укладываются в формы или стенды и закрепляются в зажимах для одного стержня. Группы стержней или проволок предварительно объединяются в пакеты, в которых концы арматуры закреплены в одном зажимном устройстве для пакета или пучка, пригодного для транспортирования, установки их в предварительно подготовленные каналы железобетонных конструкций или защитные металлические трубки.

Натяжение арматуры в виде одиночных стержней, пучков или пакетов проволоки производится гидродомкратами (рис. 13) разных типов.

Н е п р е р ы в н а я укладка заключается в навивке проволоки с предварительным или окончательным натяжением на штыри или контуры, установленные на поддонах или стендах, в зависимости от схемы расположения арматуры в изделии.

Навивка и натяжение арматуры производится специальными машинами.

При всех способах укладки и методах натяжения арматуры отклонения от заданного контрольного напряжения не должны быть больше 5%.

Для производства изделий небольшой длины (до 12 м) широко применяется способ предварительного натяжения арматуры. Изготовление таких деталей производится на стендах или в формах заводским способом. В ряде случаев при применении этого способа изготавливаются конструкции большей длины.

Способ последующего натяжения арматуры целесообразен, эффективен и применяется для изготовления конструкций длиной свыше 12 м. При этом способе успешно изготавливаются составные конструкции, собираемые на месте строительства из блоков.

Л и н е й н а я у к л а д к а и н а т я ж е н и е а р м а т у р ы.

При изготовлении конструкций в формах в основном применяется арматура в виде отдельных стержней. Однако в некоторых случаях при изготовлении конструкций в формах используется арматура в виде пакета или пучка.

Процесс укладки и натяжения арматуры в виде отдельных стержней заключается в том, что предварительно очищенные и выправленные арматурные стержни устанавливаются в зажимы, расположенные на оснастке формы; после их натяжения эти же зажимы закрепляют арматуру на форме, и в таком виде форма следует по всему остальному циклу производства напряженно-армированных конструкций. Перед снятием готового изделия зажимы разбираются, освобождая стержни напряженной арматуры. При этом происходит обжатие железобетонного элемента.

Рисунок 8. Схемы стендов для изготовления предварительно напряженных конструкций: А - схема стенда пакетного;Б -- схема стенда протяжного.

В случае применения пакета проволок процесс изготовления деталей остается неизменным и отличается тем что после натяжения пакета проволок закрепление его производится установкой металлических прокладок между оснасткой формы и корпусом зажима, объединяющего ряд стержней в один пакет или пучок.

Широкое применение получил способ производства железобетонных конструкций на стендах. Различают два типа – пакетные и протяжные стенды (Рис.8). Принципиальное отличие схем этих стендов заключается в способе заготовки пакета проволок и транспортирования его к формовочной площадке стенда.

В пакетных стендах проволока с бухт 9 поступает на конвейер протаскивания8, где она отрезается на необходимую длину, а затем закрепляется в зажиме3, образуя пакет 2 проволок. Подготовленные пакеты с конвейера протаскивания транспортируются на формовочную площадку1 к упорам4 стенда, где пакет с зажимами закрепляется в упорном6

и натяжном 5 устройствах стенда. Натяжение арматуры производится гидродомкратом 7.

В протяжном стенде бухты с проволокой устанавливаются на тележке 9, перемещающейся от одного стенда к другому. Число бухт соответствует числу проволок в изделии. Кроме того, на стенде имеется специальная тележка8 для протягивания пакета проволоки вдоль формовочной площадки1 стенда в процессе его образования. После закреп-

Технология строительных процессов Лекция 7.3.1

ления одного конца всех проволок в зажим 3 и закрепления зажима на тележке производится протяжка пакета вдоль стенда на длину его рабочей части. Проволока протягивается при движении тележки из одного конца стенда в другой. Когда тележка находится во втором крайнем положении, устанавливается второй зажим, и пакет отрезается от проволок, идущих из бухт.

Пакет устанавливается в натяжное 5 и упорное6 приспособления, установленные в конструкциях4, после чего производится его натяжение гидродомкратом 7. Существуют схемы протяжных стендов, когда несколько раз протягивают четыре проволоки, обеспечивая необходимое число проволок для изделия. Натягиваются последовательно также только четыре проволоки.

Для обеспечения равномерного натяжения в проволоках пакета в пределах допустимых отклонений необходимо иметь надежно работающие зажимы, не допускающие проскальзывания и перекусывания отдельных проволок пакета.

Н е п р е р ы в н а я н а в и в к а и н а т я ж е н и е а р м а т у р ы Непрерывная навивка арматуры производится так же на формах или стендах.

На формах, предназначенных для навивки непрерывной арматуры, установлены штыри или контур с откидными щеками для навивки на них арматуры по заданной схеме.

Форма со штырями (рис.9) предназначена для изготовления плоских конструкций, состоит из поддона1, бортовой оснастки2, штырей3, на которые навивается напряженная арматура4 .

Рисунок 9. Форма со штырями для непрерывной навивки предварительно напряженной арматуры.

Форма с контуром (рис.10) предназначена для изготовления балочных конструкций, состоит из поддона 1, стержня контура2 и откидных щек3.

Рисунок 10. Форма с контуром для непрерывной навивки напряженной арматуры.

Непрерывная навивка арматуры на штыри или контуры форм производится специальными машинами. Стенды, на которых изготавливают конструкции с непрерывной навивкой арматуры, также оборудуются системой штырей для работы по заданной схеме.

Навивка напряженной арматуры на стендах до настоящего времени широкого распространения не получила.

Штырь для навивки напряженной арматуры (рис.11) представляет собой стакан 3 , в который установлен стержень, с одной стороны заканчивающийся конической частью2, на которую навивается арматура б, и с другой стороны заканчивающийся Т-образной головкой4.

Рисунок 11. Схема штыря.

Головка штыря по отношению к зеркалу поддона 1 занимает два положения: верхнее - когда производится навивка арматуры и нижнее - когда после твердения коническая часть штыря извлечена из затвердевшего изделия.

Нижнее и верхнее положения штыря фиксируются пальцем 5 , установленным в стержне штыря. Стакан cо штырем устанавливается в форме и укрепляется гайкой 7.

Навивка напряженной арматуры на формы со штырями производится в такой последовательности. Свободный конец проволоки закрепляется на одном из штырей, после чего производится навивка арматуры по заданной программе. Закончив навивку, закрепляют второй конец арматуры. После твердения штыри удаляются из изделия специальными выпрессовщиками. При этом происходит передача напряжения с арматуры на бетон.

Рисунок 12. Схема контура с откидными щеками для навивки напряженной арматуры

Ригели изготовляются на поддоне 1 со специальным контуром 2 (рис. 12), по концам которого установлены откидные щеки 3 , обеспечивающие одновременную навивку арматуры на два ригеля.

Перед навивкой арматуры откидные щеки находятся в верхнем положении и свободный конец проволоки закреплен на стержне контура.

После навивки первого ряда арматуры сбрасывают по одной щеке с каждой стороны контура и навивают на второй ряд арматуры, и так далее, до окончания навивки с заданным числом рядов арматуры и с определенным количеством проволоки в каждом ряду.

Закрепив второй конец, проволоку обрезают, и поддон с контуром проходит по необходимым формовочным постам и направляется в камеру твердения.

После твердения изделия производят обрезку арматуры, выходящей за пределы бортовой оснастки, и готовое изделие снимают с поддона.

А р м а т у р а п о с л е д у ю щ е г о н а т я ж е н и я Для последующего натяжения арматура подготавливается в виде стержней или

пучков, конструкция которых соответствует применяемым анкерным устройствам в изделиях и оборудованию, применяемому для натяжения.

Существуют два способа последующего натяжения арматуры. Первый - когда сцепление арматуры с бетоном после его твердения не восстанавливается и второй - когда это сцепление восстанавливается последующим обетонированием арматуры. В изделиях, где не восстанавливается сцепление арматуры с бетоном, применяется арматура в виде отдельных стержней.

Процесс укладки и натяжения такой арматуры происходит так. Арматурный стержень, предварительно смазанный битумом, укладывают в форму, после чего производятся укладка, уплотнение, отделка и происходит твердение бетона. После снятия затвердевшего изделия натягивают и закрепляют арматуру. Слой битума предохраняет арматуру от сцепления с бетоном во время формования изделия.

Производство изделий с напряженной арматурой при обязательном восстановлении сцепления между бетоном и арматурой развивается по двум направлениям. Первое -