Меню

Схема стыковки арматуры внахлест



Нахлест арматуры при вязке – нормы соединения по СНиП

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.
    • внахлест с использованием деталей с загибами на концах (петли, лапки, крюки), для гладких прутьев используются исключительно петли и крючки;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев периодического профиля;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев с фиксацией поперечного типа.
  2. Механическое и сварное соединение.
    • при использовании сварочного аппарата;
    • 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.
Читайте также:  Арматура для унитаза санита компакт

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.

Диаметр используемой арматуры А400 (мм) Количество диаметров Предполагаемый нахлест (мм)
10 30 300
12 31,6 380
16 30 480
18 32,2 580
22 30,9 680
25 30,4 760
28 30,7 860
32 30 960
36 30,3 1090
40 38 1580

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.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм) Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250) В25 (М350) В30 (М400) В35 (М450)
10 355 305 280 250
12 430 365 355 295
16 570 490 455 395
18 640 550 500 445
22 785 670 560 545
25 890 765 695 615
28 995 855 780 690
32 1140 975 890 790
36 1420 1220 1155 985

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.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм) Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250) В25 (М350) В30 (М400) В35 (М450)
10 475 410 370 330
12 570 490 445 395
16 760 650 595 525
18 855 730 745 590
22 1045 895 895 775
25 1185 1015 930 820
28 1325 1140 1140 920
32 1515 1300 1185 1050
36 1895 1625 1485 1315

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.

Источник

Об особенностях работы соединений арматуры внахлест в ж.б. конструкциях

Соединения арматуры внахлест применяют прежде всего по технологическим причинам, таким как простота выполнения соединения (отсутствие необходимости проведения специального контроля, как, например, при сварном соединении) и высокая скорость производства работ. Поэтому, не смотря на то, что данные стыки приводят к увеличению расхода арматуры, они остаются самыми популярными среди всех возможных стыков арматуры. Но не смотря на очевидные плюсы данного вида стыков, есть и особенности, о которых нужно помнить при выборе этого вида соединений.

Главная особенность состоит в том, что в работе стыка участвует бетон, в отличии от сварного соединения или соединения с помощью муфт. Каждый из нахлестываемых стержней цепляется своими выступами за окружающий соединение бетон и передает через него усилия на соседний стержень, под некоторым углом. Общий принцип распределения напряжений в арматуре аналогичен распределению напряжений при анкеровке. В начале стыка напряжение в стержне максимальное, в конце стержня равно нулю. Аналогично и у второго стержня. Суммарное усилие, которое воспринимают оба стержня на любом участке по длине стыка не превосходит усилия в начале стыка в каждом из стержней. Условно можно считать, что в середине стыка каждый из стержней воспринимает половину приходящегося на стык усилия. Длину нахлеста, теоретически, можно считать равной длине анкеровки, но как показывает практика, передача усилия с одного стержня на другой, с участием бетона, происходит хуже, чем передача усилий с арматуры на бетон при анкеровке, поэтому в нормах добавлены коэффициенты, увеличивающие длину нахлеста по сравнению с длиной анкеровки.

Передача усилий в соединениях внахлест

Поле напряжений на длине нахлеста каждого из стержней

Характерное откалывание защитного слоя бетона

Чем выше диаметр стержней и соответственно усилия в них, тем выше усилия и в бетоне. Для восприятия поперечных раскалывающих усилий, в пределах стыка, должна устанавливаться перечная арматура (данное обязательное требование относится и к стыкам, работающим на динамические нагрузки). При отсутствии поперечной арматуры особо важную роль играет величина защитного слоя, так, при небольшой его величине и большом диаметре стыкуемых стержней, он может легко отколоться и стык работать не будет.

При близком расположении стыков раскалывающие напряжения в бетоне накладываются, поэтому в нормах по железобетону указано о необходимости смещения стыков относительно друг друга.

Читайте также:  Строительная длина арматуры что это

Распределение поперечных растягивающих напряжений в бетоне

Возможные варианты установки поперечной арматуры

Поперечная арматура в виде спиралей

Поперечную арматуру можно не устанавливать, если арматура стыкуется в 1/4 — 1/3 пролета, где напряжения в ней минимальные и по расчету (на действие изгибающих моментов) требуется арматура диаметром не более 10 мм, при расстоянии между стыками не менее 10d стыкуемой арматуры.

Требование к установке поперечной арматуры для стыкующихся внахлест стержней также указано в «Методическое пособие Проектирование железобетонных конструкций с применением сварных сеток и каркасов заводского изготовления. Москва 2016». Цитата из пособия: «При стыковании арматуры внахлестку дополнительная поперечная арматура требуется в следующих случаях:
— диаметр стыкуемых стержней 16 мм и более;
— свыше 50% стержней стыкуется в одном сечении;
— при воздействии динамических нагрузок.
Поперечную арматуру располагают на участках 1/3 l по краям длины нахлестки. На каждом из этих участков должно быть не менее трех поперечных стержней, при продольной арматуре из стали А500СП, их число может быть снижено до двух.
Поперечная арматура должна располагаться с внешней стороны стыкуемых стержней. Для постоянно сжатых стержней по одному дополнительному поперечному стержню следует устанавливать с каждой стороны за пределами длины нахлестки на расстоянии 4ds, от крайних поперечных стержней, расположенных в пределах длины нахлестки. В качестве поперечной арматуры стыков можно использовать горизонтальные участки хомутов, вертикальные (боковые) участки которых служат для обеспечения прочности на срез. Поперечная арматура в виде узких хомутов или скруток, охватывающая стыкуемые стержни, рекомендуется для стержней крупных диаметров (28 мм и выше).

…В сжатых элементах допустимо стыковать все стержни в одном сечении путем нахлестки без сварки. Стержни диаметров более 25 мм в сжатых элементах и 32 мм в растянутых не рекомендуется стыковать внахлестку.
В порядке исключения такие соединения допустимы, если минимальный размер поперечного сечения элемента равен или более 1 м и, если напряжения в стержне не превышают 80% расчетного сопротивления.
Для стыкования стержней большого диаметра могут быть применены контактные стыки (только для условий работы на сжатие), а также сварные стыки и стыки с использованием винтовых или обжимных муфт.
При отсутствии поперечных сжимающих усилий в зоне стыкования стержней внахлестку следует устанавливать конструктивную поперечную арматуру. При стыковании внахлестку стержней, работающих на растяжение, поперечную арматуру устанавливают по расчету.
Для восприятия расклинивающих усилий у концов стыкуемых сжатых и растянутых стержней необходима установка дополнительной поперечной арматуры у концов стержней за пределами нахлестки на участках 4ds».

Кроме указанного выше документа требование об установке поперечной арматуры для растянутых стыков содержится в «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)» (в пункте 5.51), а также в СП 63.13330 (в пункте 10.3.30) и в др. литературе по железобетону.

Дальше в статье приведены результаты экспериментального исследования работы стыков внахлест в балках.

Работа стыков растянутой арматуры при чистом изгибе балок
Материалы данной главы взяты из статьи Мехрана Ghasabeh (с ресурса: http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12615530/index.pdf).

Два типа разрушений балок, при недостаточном сцеплении арматуры:

1. Образование трещин на растянутой грани балки, если защитный слой арматуры менее половины расстояния в свету между стержнями


2. Образование трещин на боковой грани балки, если расстояние в свету между стержнями менее защитного слоя арматуры

В первом эксперименте Мехрана Ghasabeh балка хрупко разрушилась в месте нахлеста не достигныв предельных напряжений в арматуре, рассчитанных по уравнениям прочности.

Схема установки для испытания балок на чистый изгиб

Схема армирования экспериментальной балки без хомутов в зоне нахлеста

Разрушение произошло на растянутой грани от изгибной трещины в конце стыка.

Во втором эксперименте защитный слой до верхней и боковых граней балки был больше расстояния между стержнями, разрушение балки произошло по боковым граням. После образования трещин на боковых гранях, изгибные трещины раскрылись еще больше.

Пример 1 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры

Пример 2 испытания балки на изгиб в зоне нахлеста арматуры

Пример разрушения растянутого стыка арматуры

В последнем эксперименте была та же арматура и защитные слои, что и в прошлом эксперименте, но было установлено 6 хомутов, вместо 4-х, чтобы добиться разрушения от изгибных трещин. Первыми появились изгибные трещины, далее, при образовании боковых продольных трещин, из-за небольшого защитного слоя (менее допустимого по ACI) произошло хрупкое разрушение балки при напряжениях, меньших, чем балка несла в прошлом эксперименте (с 4 хомутами). Таким образом, при нарушении величины защитного слоя поперечная арматура не только не увеличила прочность стыка, но даже ухудшила работу стыка.

По результатам экспериментов были сделаны следующие выводы:

  1. Первые трещины всегда появлялись на концах нахлестываемых стержней. Из-за этих трещин на концевых участках, в сплошных стержнях возрастают напряжения и деформации;
  2. Результаты аналитического расчета предельных усилий очень близки к экспериментальным данным;
  3. Максимальные напряжения были зафиксированы на непрерывных стержнях, в начале стыка и уменьшались, практически, до нуля на свободных концах стыкуемых стержней, деформации на свободных концах также были около нуля;
  4. Напряжения в поперечной арматуре оказались различными, были зафиксированы, как растягивающие напряжения, так и сжимающие, поэтому трудно сделать общий вывод, однако, во всех балках, напряжения в угловых зонах хомутов оказались выше чем в средних зонах. Деформации поперечной арматуры, расположенных на концах стыков, были выше, чем деформации на поперечной арматуре, расположенной ближе к середине стыкуемых стержней;
  5. Увеличение поперечной арматуры не привело к ожидаемому увеличению несущей способности балки из-за того, что защитные слои сверху и на боковых поверхностях балки были меньше допустимых по нормам. Следует обращать особое внимание к защитному слою и расстоянию между стержнями в балках со стыкуемыми внахлест стержнями, так как эти параметры сильно влияют на несущую способность.
Читайте также:  Оконная арматура для пластиковых окон

Работа изгибаемых стыков с дополнительным поперечным армированием

В данной главе использованы материалы кандидатской диссертации Мохамеда Кассема Омара «Влияние косвенного армирования на несущую способность стыковых соединений арматуры железобетонных конструкций» (с сайта tekhnosfera.com).

В диссертации рассматриваются экспериментальные исследования бессварных стыков с косвенной спиральной арматурой и дополнительной продольной арматурой внутри кольцевой спирали, создающей эффект обоймы, и рассматривается влияние данного эффекта на несущую способность стыкового соединения. Установлено увеличение касательных напряжений на торцах стыка и близкое к линейному распределение в средней части стыка.

Отличие работы сжатых и растянутых стыков арматуры в колоннах
Материалы данной главы взяты из зарубежной литературы к коду EC2.

Особенностью работы сжатых бессварных стыков арматуры является передача сжимающего усилия не только по длине стыкуемых стержней, но и через их торцы (по аналогии со сваями в грунте), которые опираются на бетон и передают на него часть сжимающего усилия. Кроме того, из-за отсутствия растяжения в бетоне (и соответственно трещин в нем), он воспринимает больше усилий, чем в растянутых стыках. В растянутом стыке напряжения в стержнях увеличиваются в местах образования трещин по длине стыка, в сжатом усилия более равномерные, из-за отсутствия трещин. Силы сцепления арматуры с бетоном до образования трещин непрерывны, после образования трещин становятся прерывными, и на стержни, в местах образования трещин, передается больше растягивающих усилий. В середине стыка каждый из растянутых стержней воспринимает половину усилия, действующего в стержнях в начале соединения внахлест.

При расположении колонн на торце фундаментных плит рекомендуется устанавливать дополнительные П-образные хомуты для вертикальных стержней колонны в теле фундаментной плиты для предотвращения сдвига по наклонному сечению

Пример установки поперечных стержней за зоной сжатого стыка

В сжатом стыке, в отличии от растянутого, нет такой сильной зависимости несущей способности стыка от защитного слоя бетона, однако, есть зависимость несущей способности от расстояния между торцом стержня и кромкой бетона (из-за эффекта опирания торца стержня на бетон). Влияние поперечной арматуры больше в сжатом стыке, чем в растянутом. При сжатии, торец стержня упирается в бетон и создает эффект «протыкания» бетона, чтобы этот эффект предотвратить, в европейских нормах есть требование об установке дополнительного поперечного стержня за зоной нахлеста, на расстоянии не менее 4 диаметров анкеруемого стержня.

Соединение внахлест сжатой арматуры по Еврокоду 2

Если в колонне есть растянутые стыки, они работают аналогично растянутым стыкам в плите перекрытия.

Следует также отметить, что в действующем СП63, в отличие от СП52, нет требования по разбежке сжатых стержней стыкуемых внахлест в одном сечении, в СП63 это требование оставили только для растянутых стержней.

Если нахлест осуществляется с помощью отгиба арматуры в средней части колонны, то нужно конструктивно устанавливать дополнительные хомуты в месте отгибания вертикальных стержней, так как из-за изгиба появляется горизонтальная составляющая вертикальной силы, которая стремиться выколоть защитный слой в зоне изгиба.

Рис. 1. Схема распределения усилий в зоне отгиба вертикального арматурного стержня

Рис. 2. Дополнительные хомуты при величине отгибаемой части стержня большей, чем толщина плиты

Рис. 3. Схема выкалывающих усилий в зоне отгиба арматурного стержня при действии сжимающих или растягивающих усилий (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Рис. 4. Схема выкалывающих усилий в зоне отгиба арматурного стержня при действии сжимающих усилий (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Рис. 5. Формулы для определения выкалывающего усилия в бетоне и напряжений в охватывающем отгибаемый стержень хомуте (из статьи «Bursting forces in reinforced concrete column. M. Gohner, С. Morris, K. Webber. The Structural Engineer Volume 77/NOS 23 & 24 7 December 1999. Источник: «https://www.istructe.org/webtest/files/e0/e0392631-9f18-44d8-ad69-4d5895b52b42.pdf»)

Особенность работы стыков внахлест, в колоннах, при циклических сейсмических нагрузках

У сейсмических нагрузок есть 2 главных отличия от обычных нагрузок: 1) эта нагрузка является циклической (повторяющейся), 2) эта нагрузка приводит к знакопеременным усилиям в колоннах.

Работа стыков арматуры в колоннах при сейсмических нагрузках

Источник