6.4
Дополнительные технологические рекомендации по сварке арматурной стали класса
А500СП для типовых сварных соединений, а также нетипового стыкового соединения
с 3-4 накладками

Винтовой
арматурный прокат отличается от обычного тем, что выступы его периодического
профиля служат не только для сцепления с бетоном, но и образуют винтовую
нарезку по всей длине стержней с целью навинчивания разного рола винтовых
крепежных элементов – гаек, муфт, анкерных гаек и т.д. (рис. 11).

Рисунок 11 – Арматура винтового профиля с правой
резьбой разного поперечного сечения

А – с продольными лысками (немецкая ГЕВИ-сталь (GEWI-Stahl); Б – с
продольными желобками (фирма Сумитомо (SUMITOMO)

Винтовую
арматуру впервые начали делать и применять в Германии в конце 60-х годов по инициативе
строительной фирмы ДИВИДАГ (DYWIDAG), производство арматуры было освоено на
металлургическом заводе Peine-Salzqitter. Арматура выпускается двух основных
видов – для ненапряженного железобетона класса BSt420RU (в настоящее время
BSt500S) диаметром 16-50 мм и высокопрочная (классов 835/1030, 900/1100 и
1080/1230) диаметром 15,0-36,0 мм.

Шаг поперечной арматуры в балке

В Японии фирмой СУМИТОМО (SUMITOMO)
производится и применяется винтовая арматура классов SD30, SD35 и SD40
диаметром от 19 до 57 мм. В Венгрии в начале 80-х годов на Оздском метзаводе
освоено производство винтовой арматуры классов BSt420/500 и BSt835/1030. В
рекламном проспекте этого завода указывается сортамент 12-40 мм арматуры этих
классов.

– Донецкий
металлопрокатный завод, № 25, A-III;

– Макеевский
меткомбинат, № 25 и 32, А-III и Aт-V;


Западно-Сибирский меткомбинат, № 14, 16, 18, 20 и 25, классов A-III, A500C,
Aт-V, Aт-VII и № 36 класса А500С;

– Череповецкий
меткомбинат, № 36 класса A-V (23X2Г2T).

В ощутимых
количествах (порядка сотен тонн) винтовая арматура производилась на
Криворожском, Западно-Сибирском, Череповецком меткомбинатах и Белорусском
металлургическом заводе, в настоящее время техническую возможность производства
винтовой арматуры сохранили только Запсибметкомбинат и Белорусский
металлургический завод.

Начиная с 70-х
годов предпринималось несколько попыток создания технологии производства
крепежных элементов для винтовой арматуры (все с участием НИИЖБ).

Для зарубежного
строительства область применения винтовой стали в монолитном железобетоне
является наиболее массовой, несмотря на повышенную цену винтовой арматуры по
сравнению с обычной, дополнительные расходы на муфты и гайки и усложнение
технологии стыковки стержней (затяжка контргаек нормируемым усилием для исключения
податливости муфтовых стыков вследствие обмятия резьбы).

Шаг поперечной арматуры в балке

Это объясняется тем,
что за рубежом в монолитном железобетоне арматура в основном стыкуется
внахлестку без сварки, при этом, по немецким источникам, для реальных объектов
расход арматурной стали на стыковку может доходить до 50 % массы всей рабочей
арматуры. Кроме того, для сильно нагруженных конструкций (колонн нижних этажей
высотных административных и промышленных зданий, фундаментных стоек и т.п.

)
насыщение сечений арматурой может быть таким большим, что само размещение в
пределах сечения конструкции арматуры, стыкуемой внахлестку, становится
проблематичным, так как приводит к ухудшению качества бетона вследствие плохих
условий его вибрации. При этих условиях применение винтовой арматуры становится
эффективным.

В зарубежной практике винтовая арматура с пределом текучести 500
Н/мм2 (например, класса BSt500S по стандарту Германии DIN488)
применяется в разнообразных монолитных конструкциях зданий и сооружений –
атомных и тепловых электростанций, конструкциях мостов (опор мостов, пилонов и
т.п.), тоннелей метро, производственных, административных и спортивных зданий и
т.п.

Рисунок 12 – Ненапрягаемая винтовая арматура с
основными винтовыми соединениями

а – сжато-растянутый стык с контргайками; б
– сжатый стык с контргайками; в – сжатый (контактный) стык; г –
два вида концевых анкеров винтовой арматуры; 1 – соединительная муфта; 2 –
контргайка; 3 – щель для контроля контакта стержней; 4 – анкерная гайка; 5 – анкерная
шайба

Предлагаем ознакомиться:  Как правильно вязать арматуру для ленточного фундамента

В отличие от
Западной Европы в России и странах СНГ арматуру в монолитном железобетоне в
основном стыкуют с использованием нахлеста и сварки, что до 2005 г. было
значительно дешевле, чем винтовые стыки. С увеличением длины нахлеста по СП
52-101-2003 на 15-30 % внедрение безнахлесточных стыков, в том числе
винтовых, стало актуальным и экономически целесообразным в России.

Существуют
виды монолитных конструкций, в которых сварка не разрешается в принципе по
соображениям пожарной безопасности. Прежде всего это монолитные железобетонные
дымовые трубы и градирни тепловых электростанций, арматура которых соединяется
по длине с использованием стыков внахлестку без сварки анкерными гайками,
соединительными муфтами, трубками для инъецирования и т.п.

Прутки винтовой
арматуры в комплекте с гайками могут использоваться для крепления щитов
опалубки при бетонировании бетонных и железобетонных конструкций в построечных
условиях. При этом арматурные прутки выполняют роль винтовых стяжек; эти стяжки
могут быть многократного использования (извлекаются после распалубки) или
остающимися в бетоне (рис. 13).

В настоящее время, в связи с возрастающим
объемом строительства монолитных железобетонных жилых и общественных зданий
(особенно в Москве), действует большое число заграничных и отечественных фирм,
поставляющих инвентарную опалубку разнообразной конструкции (стальную,
деревометаллическую, дюралевую и т.п.

Рисунок 13 – Схема крепления опалубки с
использованием в качестве тяжей винтовой арматуры

а – извлекаемый тяж; б
– тяж, остающийся в бетоне; 1 – тяж из винтовой арматуры; 2 – гайка; 3 –
подкладка; 4 – конструкция опалубки; 5 – железобетонная стена; 6 –
неизвлекаемая пластмассовая трубка; 7 – заглушка

Таблица
7

Параметры винтовой арматуры номинального диаметра 15 мм(резьба правая)

Площадь поперечного сечения,
мм2

Сердечник стержня

Поперечные выступы

d1

D2

Шаг С

Высота а

Ширина b

Радиус сопряжения r

Угол при вершине α, град

177

14,85±0,35

14,6±0,4

10 0,3-0,1

1,00,3

4,0°-0,6

0,8

90

Примечание.Обозначение параметров – на рисунке 11,
размеры
rи α не контролируются.

В
Москве фирма «Выбор-19» одно время использовала винтовую арматуру производства
Запсибметкомбината диаметрами 14, 16 и 18 мм классов Ат800 и А500С. Арматура
диаметром 16 мм класса Ат800 Запсибметкомбината в комплекте с гайками из
шестигранника № 32 с точеной резьбой применялась для крепления нестандартной
опалубки при возведении монолитных железобетонных пилонов висячего покрытия
стадиона «Локомотив» в Москве.

Кроме винтовой
арматуры в Москве используются прутки длиной до 2 м с резьбой, накатанной без
нагрева (процесс холодной винтовой прокатки). Практика применения показала
невысокую надежность таких тяжей – отмечались случаи хрупких разрушений
холоднодеформированных прутков-стяжек в процессе вибрации бетонной смеси в
опалубке.

– строительные
фирмы, постоянно применяющие инвентарную опалубку, так как тяжи, комплектующие
опалубку, выходят из строя в процессе ее эксплуатации;

– фирмы –
изготовители инвентарной опалубки. В настоящее время потребность в этой стали
небольшая, но она будет неизбежно расти с увеличением объемов применения в РФ
монолитного железобетона.

В
строительстве применяется большое количество типов фундаментных болтов. Болты
служат в основном для крепления к железобетонным фундаментам технологического
оборудования и разного рода строительных конструкций: стальных опор ЛЭП,
стальных стропильных и подстропильных ферм, балок и т.п. Болты изготавливаются
в основном из стали Ст.

3 исходя из условий их эксплуатации, желательна
повышенная стойкость болтов к действию динамических нагрузок. В связи с этим
возможно применение в качестве болтов арматуры винтового профиля класса А500С,
изготавливаемой из стали Ст.3 с использованием термомеханического упрочнения
как обладающей повышенным сопротивлением к действию динамических нагрузок.

В связи с тем
что винтовая арматура по существу является винтовой шпилькой большой длины, она
может применяться в строительстве для разных целей в качестве тяжей и стяжек, в
частности для ремонтных и восстановительных работ, крепления сантехнического
оборудования, трубопроводов и временных лесов для проведения монтажных и
отделочных строительных работ.

Отдельным
объектом эффективного применения винтовой арматуры является ее использование в
качестве анкерных элементов крепления стен в грунте, широко применяемых в
подземном монолитном строительстве.

Схема опорной части

6.4.1 Дуговую
сварку прихватками крестообразных соединений следует выполнять электродами
типов Э46, Э46А диаметром 4-5 мм или механизированным способом в среде СО2.

Предлагаем ознакомиться:  Как врезать выключатель в провод

1.4
Канатные элементы и их применение в предварительно напряженных перекрытиях
зданий

Канатный
арматурный элемент (КАЭ) образуется из канатной арматуры (К-7) в смазке и в
оболочке (ПНД) и поставляется в мотках и практически неограниченной длины.

Применяются
канатные арматурные элементы для преднапряжения монолитных безригельных
перекрытий с увеличенным шагом колонн до 12-18 м в домостроении, а также в
сооружениях с большими пролетами.

Конструктивная
схема зданий представляет собой каркасную безригельную систему из монолитного
железобетона с преднапряженными в построечных условиях перекрытиями.

Канатные
арматурные элементы располагаются по эпюре изгибающих элементов в надколонных
полосах, в продольном и поперечном направлениях.

Принятая
конструктивная схема, образующая рамно-связевой монолитный каркас с
предварительно напряженными перекрытиями, обеспечивает пространственную
устойчивость здания и восприятие внешних силовых воздействий, а также является
положительным моментом для предотвращения прогрессирующего обрушения при чрезвычайных
ситуациях.

Расчетное сечение приопорной части балки

Плоское
напряженное состояние обжатия плиты увеличивает жесткость плиты, а также
улучшает условия работы плиты на продавливание.

Расчеты
преднапряженных элементов плит проводятся по первой категории трешиностойкости,
при которой не допускаются возникновение и раскрытие трещин, т.е. в упругой
постановке. В расчетах учитываются степень обжатия бетона, усилия отпора,
возникающие при натяжении канатных арматурных элементов.

Технология
производства работ по устройству преднапряженного перекрытия следующая. В
опалубку укладываются нижняя арматурная сетка, каркасы по осям колонн, затем
канатные арматурные элементы, после – верхняя арматурная сетка. Располагается
КАЭ в сечениях перекрытий по эпюре изгибающих моментов. После бетонирования и
набора передаточной прочности производятся натяжение КАЭ и передача усилия
натяжения на бетон. Фиксация КАЭ в натянутом состоянии производится по
периметру перекрытия с помощью анкерных втулок.

Оставляя
временные опоры перекрытия, до натяжения КАЭ можно монтировать последующие
этажи по существующим технологиям возведения монолитных каркасных зданий.

По данной
технологии при участии НИИЖБ построены следующие объекты в Москве:
гараж-стоянка в Южном Бутове, 25-этажное административно-офисное здание,
многофункциональный торгово-развлекательный комплекс «Ереван-Плаза», а также
13-этажный жилой дом в г. Санкт-Петербурге, Торгово-развлекательный комплекс в
г. Коломне, производственно-логистический комплекс в г. Домодедово и др. (рис.
14 и табл. 7а).

Подбор продольной верхней растянутой арматуры

Рисунок 14- Армирование монолитного перекрытия
многофункционального Торгово-развлекательного комплекса с использованием
предварительно напряженной канатной арматуры (конструктивная система НИИЖБ), г.
Коломна

Таблица

Сравнительная оценка материалоемкости, трудоемкости и себестоимости 1 м2
перекрытия ячейки каркаса пролетом 9×9 м с системой традиционной и
преднапряженной

Наименование работ

Ед. изм.

Количество

Стоимость ед., руб.

Стоимость общ., руб.

Варианты

1

2

1

2

1

2

Бетонирование В25

м3

0,22

0,22

3000

3000

660

660

Армирование ненапряженное

кг

48

17,5

25

25

1200

438

Система преднапряженная, включая стоимость
всех материальных затрат (канаты, трубка, смазка, анкер, заклад, дет.,
транспорт, натяжение)

м2

1

425

425

Трудоемкость и себестоимость

бетон, раб.

чел.-ч

0,461

0,38

78

78

36

29

арматурн.
раб.

чел.-ч

1,845

0,95

78

78

144

74

опалубочн.
раб.

чел.-ч

2,306

1,45

78

78

180

113

Итого стоимость 1 м2
ячейки составляет

2220

1739

Примечание. Экономическая эффективность применения
преднапряженного варианта на 1 м2 составляет 481 руб., или 21,6 %.

6.3
Сварные соединения, применяемые для термомеханически упрочненной арматурной
стали класса А500СП

При соединении
арматуры всех видов с использованием сварки выбор типов сварного соединения и
способов сварки производят с учетом условий эксплуатации, свариваемости стали и
требований по технологии изготовления в соответствии с действующими
нормативными документами (ГОСТ
14098-91).

Предлагаем ознакомиться:  Как крепить стропила к мауэрлату


крестообразные соединения К1-Кт и К3-Рр, выполняемые контактной точечной и
ручной дуговой сваркой;

– стыковые
соединения типов С1-Ко и С3 – Км, выполняемые контактной стыковой сваркой с
отношением диаметров соединяемых стержней 0,85-1,0;

– стыковые
соединения типов С21-Рн, С22-Ру и С23-Рэ, выполняемые ручной дуговой сваркой с
парными накладками или с нахлесткой в горизонтальном и вертикальном положениях
стержней;

– стыковые
соединения стержней на стальной скобе-накладке типов С14-Мп, С15-Рс, С17-Мп,
С19-Рм, С25-Мп и С26-Рс, выполняемые ручной дуговой или механизированной
сваркой;

– нахлесточные
соединения стержней с плоскими элементами проката типа Н1-Рш, выполняемые ручной
дуговой сваркой швами;

– нахлесточные
соединения типов Н2-Кр и Н3-Кп, выполняемые контактной точечной сваркой по
рельефу на плоском элементе проката;

– тавровые
соединения стержней с плоским элементом проката типа Т2-Рф, выполняемые дуговой
сваркой под флюсом без присадочного металла;

– тавровые
соединения типов Т10-Мс и Т11-Мц, выполняемые дуговой механизированной сваркой
в СО2 в отверстие;

– тавровые
соединения типа Т12-Рз, выполняемые ручной дуговой сваркой в раззенкованное
отверстие.

Шаг поперечной арматуры в балке

– стыковые
соединения с тремя или четырьмя накладками, равномерно распределенными по
периметру сечения стержня; диаметр накладок меньше номинального диаметра
соединяемых стержней. Рекомендуется для соединения продольных стержней колонн
монолитных каркасов;


крестообразные соединения с нормируемой прочностью с дополнительными
коротышами;

– стыковое
соединение для утилизации немерных обрезков стержней;

– соединения
для узловых сварных ферм из арматурной стали;

– соединения
арматурных стержней с плоскими элементами проката (тавровые и под углом к
плоскости пластины), не требующие предварительной механической обработки
пластин;

– другие типы
соединений.

При сварке на
каждый стержень следует принимать установочную длину, равную (0,6-1,0)ds, а величину оплавления (0,3-0,5)ds.
Диаметр венчика выдавливания грата – не более (1,1-1,2)ds.

6.4.3 Дуговую
сварку с парными накладками С21-Рн следует выполнять односторонними протяжными
швами, наплавляемыми в шахматном порядке, электродами типов Э46, Э46А диаметром
4-5 мм или механизированным способом в среде СО2.

Шаг поперечной арматуры в балке

Парные накладки
следует изготавливать из арматуры того же класса и диаметра длиной не менее 1СЦ
плюс величина зазора между стыкуемыми стержнями (не более 0,5ds).
Концы накладок должны оставаться незаваренными на длину (0,5-1,0)ds
с обеих сторон.

6.4.4 Дуговую
сварку сварных соединений внахлестку С23-Рэ следует выполнять с длиной
нахлестки не менее 10ds
Сварку следует начинать у краев нахлестки, отступив от них на (0,5-1,0)ds,
направляя шов к центру соединения, с заваркой кратера на расстоянии 5ds
от торцов соединяемых стержней. Края нахлестки должны оставаться незаваренными.

6.4.5
Ванно-шовную сварку стыковых соединений С14-Мп, С15-Рс, С17-Мп, С19-Рм, С25-Мп
и С26-Рс следует выполнять на удлиненных до 4ds желобчатых
остающихся скобах-накладках. Межторцевой зазор заваривается одиночными
электродами типов Э50А-Э55 диаметром 4-6 мм в зависимости от диаметра арматуры.

Сварное
соединение должно содержать на длине желобчатом накладки четыре фланговых шва с
катетом 6-10 мм. которые выполняют после полного остывания основного шва в
шахматном порядке начиная от краев скобы-накладки к заваренному ранее центру
стыка.

https://www.youtube.com/watch?v=SlOUDN9H6f8

6.4.6 Сварку
под флюсом тавровых соединений Т2-Рф анкеров с плоскими элементами стального
проката закладных деталей следует выполнять при диаметре анкера ds
не более 14 мм с соотношением толщины пластины и диаметра анкера не менее 0,55.