Величина горячего перепуска соединение арматуры сваркой

страница 33

Соединение арматуры без предварительного напряжения

Идеальным армированием фундамента является армирование сплошным безразрывным контуром арматуры. Требование к наличию как минимум двух сплошных контуров армирования (или 1/6 всех контуров, но не менее 2-х) в нижнем ряду арматуры (испытывающим нагрузки на растяжение) балок (фундаментов) внешнего контура монолитной конструкции здания предъявляется в пункте 7.13.2.2 раздела ACI 318-05 “Структурная целостность”. Такое безразрывное соединение арматуры может быть получено с помощью дуговой сварки или с использованием соединения винтовыми муфтами.

В практическом дачном строительстве выполнить данное требование возможно, лишь приобретя арматуру свариваемого класса A400C или А500С. Арматура сваривается электродами диаметром 4-5 мм. Нахлест стержней при сварке арматуры класса А500С составляет 10 диаметров свариваемой арматуры [пункт 6.4.4 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)]. Сварные соединения арматуры выполняются в соответствии с ГОСТ 14098 и ГОСТ 10922.

То есть, чтобы правильно сварить два стержня арматуры диаметром 14 мм, нахлест стрежней нужно задать как 140 мм. Также при необходимости фиксированной прочности стыка стержней арматуры их можно соединять обжимными гильзами или винтовыми муфтами. При использовании для стыков арматуры муфт на резьбе, несущая способность муфтового соединения должна быть такой же, что и стыкуемых стержней (соответственно при растяжении или сжатии). При использовании муфт на резьбе должна быть обеспечена требуемая затяжка муфт для ликвидации люфта в резьбе.

Длина сварного шва в диаметрах свариваемой арматуры

* Рекомендованные величины по данным компании поставщика металлоизделий ОАО «Инпром» и Ростовского государственного строительного университета (Ростов-на-Дону, 2010).

Обычную арматуру класса А400 А-III (самый распространенный класс арматуры в России) сваривать недопустимо. Как поступить в этом случае для обеспечения передачи расчетных усилий от одного стержня арматуры, работающего на растяжение, к другому? Для этого существуют специальные способы соединения арматуры без сварки: с помощью стандартных крюков или лапок (видов сгиба концов стержней арматуры). Об этих и других способах соединения арматуры без сварки мы и поговорим ниже.

Стоп-халтура! При использовании обычной несвариваемой арматуры без обозначения литерой марки арматуры «С» (А400С) сваривать арматуру недопустимо. Обычная несвариваемая арматура А400 сильно теряет в прочности при нагревании. Нормы американского института бетона ACI 318-05 (Пункт 7.5.4) запрещают сваривать перекрестия любой арматуры, так как возможны разрывы стержней под нагрузкой. Отечественные ведомственные строительные нормы ВСН 37-96 разрешают дуговую электросварку перекрестий арматуры, только начиная с номинального диаметра 25 мм.

Соединение арматуры без сварки
Нахлест стержней арматуры должен быть осуществлен на длину, обеспечивающую передачу расчетных усилий от одного стыкуемого стержня к другому. Стыки (соединения) рабочей арматуры соединяемых в рабочем направлении без сварки внахлест должны иметь длину перепуска (нахлеста) не менее величины, требуемой СНиП 52-01-2003, о чем мы и поговорим ниже.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СП 52-101-2003 [пункт 5.37] определяет следующие возможные варианты соединений стержней арматуры периодического профиля внахлестку без сварки рабочих стержней:

• с прямыми концами стержней периодического профиля;
• с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;
• с загибами на концах (крюки, лапки, петли);

Такие виды соединения арматуры можно использовать для арматуры номинальным диаметром до 40 мм. Для гладкой арматуры, работающей на растяжение, (применение которой для основного армирования фундаментов не рекомендовано) возможные варианты это крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства.

Соединение арматуры нахлестом (прямая анкеровка)

Соединение арматуры нахлестом – самый распространенный вариант в дачном строительстве из-за своей очевидной простоты исполнения. Однако есть целый ряд требований, которые необходимо выполнить, чтобы обеспечить правильную работу соединяемой арматуры. Соединение арматуры нахлестом допустимо по разным данным для арматуры диаметром до 36 мм [пункт 12.14.21.1 ACI 318-05] или 40 мм [пункт 8.3.27 СП 52-101-2003]. Это ограничение связано с отсутствием экспериментальных данных по соединениям нахлестом для арматуры больших диаметров. Соединение арматуры не должно размещаться в местах концентрированного приложения нагрузки и местах наибольшего напряжения. Соединение арматуры нахлестом может производиться со связкой стержней вязальной проволокой или без нее. C точки зрения экономии (перерасход арматуры на нахлесты до 27%), и безопасности здания (ограничение объема бетона в месте стыков), арматуру диаметром свыше 25 мм рекомендуется соединять механическим способом (винтовые муфты или опрессованые соединения).
В случае свободного соединения с нахлестом расстояние между стыкуемыми нахлестом стержнями арматуры по вертикали и горизонтали должно быть не менее 25 мм или 1 диаметр арматуры, если диаметр арматуры больше 25 мм для обеспечения свободного проникновения бетона. Максимальное расстояние по ширине ленты фундамента между стыкуемыми свободным нахлестом стержнями должно быть не более 8 диаметров стержней арматуры [пункт R611.7.1.4 IBC 2003].
Если стержни соединяются со связью проволокой, расстояние между ними обусловлено лишь высотой выступов периодического профиля и может приниматься равным нулю.
В то же время, максимальное расстояние между стыкуемыми стержнями арматуры не должно превышать 4-х диаметров стержней арматуры [раздел 6.1 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)]. Расстояние между соседними парами стыков стержней арматуры внахлестку (по ширине железобетонного элемента) должно быть не менее 2-х диаметров стержней арматуры, но не менее 30 мм.

Схема №23. Соединение стрежней арматуры внахлест без сварки

Соседние соединения арматуры по длине должны быть разнесены в разбежку так, чтобы в одном сечении одновременно соединялось не более 50% арматуры. В качестве одного расчетного сечения элемента, рассматриваемого для определения относительного количества стыкуемой арматуры в одном сечении, принимают участок вдоль стыкуемой арматуры длиной 130% длины нахлеста стержней. Считается, что стыки арматуры расположены в одном расчетном сечении, если центры этих стыков находятся в пределах этого участка [раздел 6.1 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)]. По нормам ACI 318-05 минимальное расстояние между стыками арматуры по длине составляет 61 см.

В нормативах ACI 318-05 рекомендуется делать свободные (не связанные) соединения стержней арматуры в предварительно не напряженных конструкциях. Это объясняется тем, что при свободном соединении бетон охватывает все стороны каждого арматурного стержня и фиксирует стержень арматуры надежнее, чем при обхвате неполной окружности стержня при связке его проволокой с соседним стержнем. Длина нахлеста стержней арматуры в любом случае должна быть не менее не менее 20 диаметров стыкуемой арматуры и при этом и не менее 25 см [пункт 5.38 Пособия к СП 52-101-2003]Не более половины всех стержней в одном расчетном сечении элемента фундаментной ленты могут иметь соединения. Стыкование отдельных стержней арматуры и сварных сеток без разбежки допускается при использовании арматуры для конструктивного (нерабочего) армирования.

Длина нахлеста стержней арматуры при соединении (анкеровке) определяется из условий, по которым усилие, действующее в арматуре, должно быть воспринято силами сцепления арматуры с бетоном, действующими по длине анкеровки, и силами сопротивления соединения стержней арматуры.

Во время армирования фундамента или изготовления любого из видов армопояса практически у каждого человека возникает вопрос о том, какой должна быть длина нахлеста, и каким образом правильно его выполнить. Действительно, это имеет большое значение. Верно выполненная стыковка стальных прутьев делает более прочным соединение арматуры. Конструкция здания становится защищенной от различных видов деформаций и разрушений. Воздействие на фундамент сводится к минимуму. Как следствие — увеличивается безаварийный срок эксплуатации.

Нахлест арматуры при вязке – это самый простой и при этом по-настоящему надежный вариант соединения арматуры

Типы соединения

В действующих строительных нормах и правилах (СНиП) подробно описывается крепление арматуры всеми существующими в настоящее время способами. На сегодняшний день известны такие методы состыковки арматурных прутьев, как:

• Стыки внахлест, выполненные без сварки:

• нахлест при стыковке с помощью изогнутых деталей (петлей, лапок, крюков).
• нахлест в соединениях прямых прутьев арматуры с поперечной фиксацией;
• нахлест прямых концов прутьев.

• Механические и сварные типы соединений встык:

• с использованием сварочных аппаратов;
• при помощи профессиональных механических агрегатов.

Нахлестом рекомендовано соединять арматуру сечением не более 40 миллиметров

В требованиях СНиП сказано о том, что в бетонном основании необходимо устанавливать как минимум 2 неразрывных арматурных каркаса. Они выполняются фиксированием армирующих прутьев внахлест.
Вариант сплетения прутьев внахлест популярен в частном строительстве. И этому есть объяснение — такой способ доступен, а необходимые материалы имеют невысокую стоимость. Состыковать нахлест стержней арматуры без применения сварки можно с использованием вязальной проволоки.
Промышленное строительство чаще использует второй вариант соединения арматурных прутьев.
Строительными нормами допускается во время соединения арматуры внахлест применение прутьев разных сечений (диаметров). Но они не должны превышать 40 мм из-за отсутствия технических данных, подтвержденных исследованиями. В тех местах, где нагрузки максимальны, запрещается фиксация внахлест как при вязке, так и в случае использования сварки.

Мнение эксперта: Перехлест арматуры

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП) существует ручная и механическая стыковка арматурных прутьев. Сваривание арматуры допустимо лишь прутьями марки А400С и А500С. Другие марки без маркировки «С» предназначены только для ручной стыковки. Согласно европейским стандартам, сваривание где есть перехлест арматуры запрещается, так как это увеличивает вероятность разрыва при сильных нагрузках.

Соединение стержней сваркой

Нахлест арматуры с использованием сварки допускается только со стержнями марок А400С и А500С. Арматура этого класса считается свариваемой. Но стоимость таких стержней достаточно высока. Самый же распространенный класс — А400. Но его использование недопустимо, так как при его нагревании заметно сокращается прочность и устойчивость к коррозии.
Запрещается сваривать места, где есть перехлест арматуры, независимо от класса последней. Существует вероятность разрывов стержней при воздействии на них больших нагрузок. Так говорят зарубежные источники. В российских правилах разрешается использование дуговой электросварки этих мест, но размер диаметров не должен превышать 2,5 см.

Арматуру запрещено соединять в местах максимального напряжения стержней и зонах приложения (концентрированного) нагрузки на них

Длина сварочных швов и классов арматуры находятся в прямой зависимости. В работе используются электроды с сечением 4—5 мм. Длина нахлеста при проведении сварочных работ — менее 10 диаметров используемых прутьев, что соответствует требованиям регламентирующих ГОСТов 14098 и 10922.

Монтаж армопояса без применения сварочных работ

При проведении монтажа соединений внахлест при вязке используются прутья самой популярной марки — А400 AIII. Места, где выполнен перехлест, связываются вязальной проволокой. СНиП предъявляют особые требования при выборе такого способа связки.
Сколько есть вариантов фиксации прутьев без сварки?

• перехлест конечных прутьев;
• нахлест прутьев с прямыми концами с подваркой поперечных стержней;
• с изогнутыми концами.

Если стержни имеют гладкий профиль, возможно применение только 2-го или 3-го вариантов.

Соединение арматуры не должно размещаться в местах концентрированного приложения нагрузки и местах наибольшего напряжения

Армирование – ответственная часть устройства всех монолитных конструкций, от которого зависит долговечного и надежного будущего строения. Процесс заключается в создании каркаса из металлических стержней. Он размещается в опалубку и заливается бетоном. Чтобы создать этот каркас, прибегают к вязке или сварочным работам. При этом большую роль при вязке играет правильно рассчитанный нахлест для арматуры. Если он недостаточный, то соединение окажется недостаточно прочным, а это сказывается на эксплуатационных характеристиках. Поэтому важно разобраться, какой именно делать нахлест при вязке.

Виды соединений

Существует два основных метода крепления арматуры, согласно строительным нормам и правилам (СНиП), а именно пункту 8.3.26 СП 52-101-2003. В нем прописано, что соединение стержней может выполняться следующими типами стыковки:

1. Стыковка прутьев арматуры без сварки, внахлест.
2. внахлест с использованием деталей с загибами на концах (петли, лапки, крюки), для гладких прутьев используются исключительно петли и крючки;
3. внахлест с прямыми концами арматурных прутьев периодического профиля;
4. внахлест с прямыми концами арматурных прутьев с фиксацией поперечного типа.
5. Механическое и сварное соединение.
6. при использовании сварочного аппарата;
7. с помощью профессионального механического агрегата.

Требования СНиП указывают на то, что бетонное основание нуждается в установке минимум двух неразрывных каркасов из арматуры. Их делают посредством фиксации стержней внахлест. Для частного домостроения подобный способ используется чаще всего. Это связано с тем, что он доступный и дешевый. Созданием каркаса может заняться даже новичок, так как нужны сами прутья и мягкая вязальная проволока. Не нужно быть сварщиком и иметь дорогостоящее оборудование. А в промышленном производстве чаще всего встречается метод сварки.

Обратите внимание! Пункт 8.3.27 гласит, что соединения арматуры внахлест без применения сварки, используется для стержней, рабочее сечение которых не превышает 40 мм. Места с максимальной нагрузкой, не должны фиксироваться внахлест вязкой или сваркой.

Соединение прутьев методом сварки

Нахлест стержней методом сварки используется исключительно с арматурой марки А400С и А500С. Только эти марки считаются свариваемыми. Это сказывается и на стоимости изделий, которая выше обычных. Одним из распространенных классов является класс А400. Но сращивание изделий ими недопустимо. Нагреваясь, материал становится менее прочным и теряет свою устойчивость к коррозии.

В местах, где есть перехлест арматуры, сваривание запрещается, несмотря на класс стержней. Почему? Если верить зарубежным источникам, то есть большая вероятность разрыва места соединения, если на него будут воздействовать большие нагрузки. Что касается российских правил, то мнение следующее: использовать дуговую электросварку для стыковки разрешается, если размер диаметров не будет превышать 25 мм.

Важно! Длина сварочного шва напрямую зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для работы используют электроды, сечение которых от 4 до 5 мм. Требования, регламентированные в ГОСТах 14098 и 10922, сообщают, что делать нахлест методом сварки можно длиной меньше 10 диаметров арматурных прутьев, используемых для работ.

Стыковка арматуры методом вязки

Это самый простой способ обеспечить надежную конструкцию из арматурных прутьев. Для этой работы используется самый популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки выполняется посредством вязальной проволоки. Для этого два прутка приставляются друг к другу и обвязываются в нескольких местах проволокой. Как говорилось выше, согласно СНиП, есть 3 варианта фиксации арматурных прутьев вязкой. Фиксация прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также пользуясь деталями с загибами на концах.

Выполнять соединение прутьев арматуры внахлест абы как нельзя. Существует ряд требований к этим соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. И дело не только в длине нахлеста, но и других моментах.

Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Хоть процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем их соединение сварочным аппаратом, назвать его простым нельзя. Как любая работа, процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Только тогда можно сказать, что армирование монолитной конструкции выполнено правильно. Занимаясь соединением арматуры с нахлестом методом вязки, следует обращать внимание на такие параметры:

• длина накладки прута;
• местонахождение места соединения в конструкции и его особенности;
• как перехлесты расположены один к другому.

Мы упоминали, что размешать арматурный стык, сделанный внахлест, на участке с самой высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К этим участкам относятся и углы здания. Получается, что нужно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно приходиться на участки железобетонной конструкции, где нагрузка не оказывается, или же она минимальная. А что делать, если технически соблюсти это требование невозможно? В таком случае размер нахлеста прутьев зависит от того, сколько диаметров имеет арматура. Формула следующая: размер соединения равен 90 диаметров используемых прутьев. Например, если используется арматура Ø20 мм, то размер нахлеста на участке с высокой нагрузкой составляет 1800 мм.

Однако техническими нормами четко регламентированы размеры подобных соединений. Нахлест зависит не только от диаметра прутьев, но и от других критериев:

• класс используемой для работы арматуры;
• какой марки бетон, используемый для заливки бетона;
• для чего используется железобетонное основание;
• степень оказываемой нагрузки.

Нахлест при разных условиях

Так какой же нахлест арматуры при вязке? Какие есть точные данные? Начнем с рассмотрения примеров. Первый фактор, от которого зависит нахлест – это диаметр прутьев. Наблюдается следующая закономерность: чем больше диаметр используемой арматуры, тем больше становится нахлест. Например, если используется арматура, диаметром 6 мм, то рекомендуемый нахлест составляет 250 мм. Это не означает, что для прутьев сечением в 10 мм он будет такой же. Обычно, используется 30-40 кратноя величина сечения арматуры.

Итак, чтобы упростить задачу, используем специальную таблицу, где указан, какой нахлест используется для прутьев разного диаметра.

Класс арматуры

С этими данными каждый сможет выполнить работу правильно. Но есть еще одна таблица, указывающая на нахлест при использовании сжатого бетона. Он зависит от класса используемого бетона. При этом чем выше класс, тем разбежка стыков арматуры меньше.

Что касается растянутой зоны бетона, то в отличие от сжатой зоны, нахлест будет еще больше. Как и в предыдущем случае, с увеличением марки раствора длина уменьшается.

Если правильно расположить нахлест друг относительно друга и сделать его нужной длины, то скелет основания получит значительные увеличения прочности. Соединения равномерно распределяются по всей конструкции.

Согласно нормам и правилам (СНиП), минимальное расстояние между соединением должно составлять 61 см. Больше – лучше. Если не соблюдать эту дистанцию, то риск, что конструкция при сильных нагрузках и в ходе эксплуатации будет деформироваться, возрастает. Остается следовать рекомендациям, для создания качественного армирования.