Соединения арматуры в обычном железобе­тоне

По длине стержни горячекатаной арматуры в обычном железобе­тоне соединяются, как правило, с помощью сварки, независимо от способа образования каркаса.

Стержни отдельных позиций сварного каркаса могут быть про­стыми, состоящими из цельного стержня одного диаметра, или, в це­лях экономии арматурной стали, составными, состоящими по длине из стержней двух-трёх различных диаметров (рис. 22), соединён­ных контактной стыковой сваркой. Составными могут быть только стержни из горячекатаной арматуры периодического профиля. Со­ставные стержни часто применяют при армировании ригелей, ко­лонн, подпорных стенок и т.п.

Все сварные соединения в зависимости от места их выполнения делятся на:

- сварные соединения, выполняемые в заводских условиях;

- сварные соединения, выполняемые в условиях стройплощадки.

Сварные соединения, выполняемые в заводских условиях. Разли­чают два основных их типа:

А. Контактная электросварка встык (или контактная стыковая электросварка) предназначена для соединения заготовок арматур­ных стержней, приварки к стержням коротышей большего диаметра и т. п. Выполняется на специальных сварочных машинах. Процесс сварки состоит в том, что концы стержней в месте их контакта под действием электрического тока большой силы (до 100 кА) разогре­ваются до пластического или жидкого состояния с одновременным или последующим сильным сжатием, обеспечивающим взаимодей­ствие атомов металла. В зоне сварки металл оплавляется, образуя небольшое утолщение (рис. 23, а). Прочность такого соединения по­лучается даже выше, чем прочность самих стыкуемых стержней. Этим способом может производиться соединение стержней диамет­ром от 10 до 80 мм.

При соединении стержней арматуры классов A240, А300, A400, А500, A600, А800, A1000 разных диаметров должно соблюдать­ся условие d₁ /d₂ ≥ 0,85 (соотношение 0,3 допускается при использовании специальной технологии сварки), а наименьший диаметр стержня d₁ = 10 мм.

Б. Контактная точечная электросварка используется для соеди­нения отдельных стержней в местах их пересечения при изготов­лении сеток и каркасов, В этих случаях применяют стержневую арматуру классов A240, A300, A400 и проволочную класса В500. Пе­рекрещивающиеся стержни сдавливают с большой силой в зажимах сварочной машины, затем включают ток, который доводит металл между зажимами до оплавления, а прилегающую зону – до пласти­ческого состояния.

Качество точечной электросварки зависит от соотношения диа­метров свариваемых поперечных и продольных стержней. Оно должно быть в пределах d₁ /d₂ = 0,25...1.

Сварные соединения, выполняемые в условиях стройплощадки. Ограничимся рассмотрением двух типов таких соединений.

А. При монтаже арматурных изделий и сборных железобетон­ных конструкций для соединения встык как горизонтальных, так и вертикальных стержней (или выпусков) арматуры классов A240, A300, A400 диаметром 20 мм и более применяют электродуговую ванную сварку в съёмных инвентарных медных формах или на стальной скобе-подкладке (рис. 23, б). Принцип электродуговой сварки осно­ван на образовании электрической дуги между свариваемым метал­лом и электродом. В зазор 10... 15 мм между свариваемыми стерж­нями помещается гребёнка электродов. При прохождении электри­ческого тока между гребёнкой и формой возникает электрическая дуга. В результате этого образуется ванна расплавленного метал­ла, которая разогревает и плавит торцы стыкуемых стержней. При этом расплавленный металл электродов и стержней образует свар­ной шов.

Б. Если диаметр соединяемых стержней менее 20 мм, то при­меняют дуговую сварку стержней четырьмя фланговыми швами с использованием круглых накладок (рис. 23, в). Этим способом мо­гут соединяться стержни диаметром от 10 до 80 мм, начиная от класса A240 до класса A500 включительно. Допускается применять и односторонние сварные швы с удли­нёнными накладками (рис. 23, г). При этом должны быть соблюде­ны следующие требования к размерам сварного шва: b≥ 10 мм и b≥ 0,5d; h ≥ 4 мм и h ≥ 0,25d, где b – ширина шва; h – глубина шва (рис. 23, д).

Соединение стержней в тавр с пластиной толщиной δ = 0,75d (из листовой или полосовой стали) выполняют автоматической дуговой сваркой под флюсом (рис. 23, е). Соединение внахлёстку арматур­ных стержней диаметром 8...40 мм с пластиной или плоскими эле­ментами проката выполняют дуговой сваркой фланговыми швами (рис. 23, ж).

Сварные соединения способствуют рациональному расходу стали и использованию отходов арматуры.

Рис. 23. Сварные стыковые соединения арматуры: а – контакт­ная электросварка встык; б – дуговая ванная сварка в инвентарной форме; в – дуговая сварка с накладками с четырьмя фланговыми швами; г – то же, с двумя фланговыми швами; д – размеры свар­ного шва; е – сварное соединение в тавр стержней с пластиной; ж – сварное соединение внахлёстку стержня с пластиной

Стыки арматуры внахлёстку без сварки. Стержневую армату­ру классов A240, А300, A400 допускается соединять внахлёстку без сварки с перепуском концов стержней на 20...50 диаметров в тех ме­стах железобетонных элементов, где прочность арматуры исполь­зуется не полностью. Однако такой вид соединения стержневой ар­матуры вследствие излишнего расхода стали и несовершенства кон­струкции стыка применять не рекомендуется.

Внахлёстку можно выполнять стыки сварных и вязаных карка­сов и сеток в направлении рабочей арматуры (рис. 24).

При этом диаметр рабочей арматуры должен быть не более 36 мм. Длина пе­репуска (нахлёстки) стыкуемых стержней, каркасов, сеток в рабо­чем направлении определяется расчётным путём по формуле (1.25).

Рис. 24. Стыки сварных сеток в направлении рабочей арматуры: а – при гладких стержнях, когда поперечные стержни расположе­ны в одной плоскости; б, в – то же, но поперечные стержни рас­положены в разных плоскостях; г – при стержнях периодического профиля, когда в пределах стыка поперечные стержни отсутствуют в одной из стыкуемых сеток; д – то же, когда в пределах стыка поперечные стержни отсутствуют в обеих стыкуемых сетках; l – длина перепуска сеток; d, d₁ – соответственно диаметры рабочей и распределительной арматуры

Поперечные стержни соединяемых сеток могут располагаться в разных плоскостях (рис. 24, б, в) или в одной плоскости (рис. 24, а). В каждой из соединяемых в растянутой зоне сеток на длине нахлёст­ки должно быть расположено не менее двух поперечных стержней, приваренных ко всем продольным стержням сеток. Такие же типы стыков применяются и для стыковки внахлёстку сварных каркасов с односторонним расположением рабочих стержней из всех видов ар­матуры; при этом на длине стыка устанавливают дополнительные хомуты или поперечные стержни с шагом не более 5 диаметров про­дольной арматуры. Если рабочей арматурой сеток являются стерж­ни периодического профиля, то одна из стыкуемых или обе сетки в пределах стыка выполняются без приваренных поперечных стержней (рис. 24, г, д).

Стыки сварных сеток в нерабочем направлении (когда соединя­ется распределительная арматура) также выполняются внахлёстку (рис. 25).

Длину перепуска (считая между крайними рабочими стержнями сетки) принимают равной 50 мм при диаметре распределительной арматуры до 4 мм и равной 100 мм при диаметре распределитель­ной арматуры более 4 мм. При диаметре рабочей арматуры 16 мм и более сварные сетки в нерабочем направлении допускается уклады­вать впритык друг к другу, перекрывая стык специальными стыко­выми сетками, укладываемыми с перепуском в каждую сторону не менее 15 диаметров распределительной арматуры и не менее 100 мм (рис. 25, в). Стыки плоских каркасов, как и сеток, в конструкциях следует располагать вразбежку.

Рис. 25. Стыки сварных сеток в направлении нерабочей (распре­делительной) арматуры: а – внахлёстку с расположением рабочих стержней в одной плоскости; б – то же, с расположением рабочих стержней в разных плоскостях; в – стык впритык с наложением дополнительной стыковой сетки; d, d₁ – соответственно диаметры рабочей и распределительной арматуры; 1 – рабочая арматура; 2 – распределительная арматура

Вязаные каркасы и сетки в настоящее время применяют редко, так как при использовании вязаных изделий существенно повыша­ется трудоёмкость. Однако в случае применения вязаных изделий исключается концентрация напряжений, которая при сварных из­делиях возникает в зонах точечной сварки, а также устраняется опасность пережога поперечных стержней, что иногда наблюдает­ся в сварных изделиях. В вязаных сетках и каркасах соединение стержней между собой осуществляется с помощью вязальной (ото­жжённой) проволоки диаметром 0,8...1 мм.