Работа арматуры в бетоне. Армирование конструкций

Отвердевший бетон выдерживает высокие нагрузки на сжатие — до 1000 кг/см², но неустойчив на излом, разрыв и растяжение. При этом его производство — относительно недорогое.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу. К тому же стоимость производства высока, учитывая, что в неё входят расходы на добычу .

Поскольку любая несущая конструкция подвергается комбинированным нагрузкам, необходим материал, удовлетворяющий нескольким требованиям. Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств. В результате получается железобетон, устойчивый к сжатию, изгибу и излому.

Поскольку все ж/б изделия условно подразделяются на заводские и местного производства, арматура работает в них по-разному. Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры. Перед укладкой бетона в форму стержни предварительно растягивают (напрягают) специальным устройством. После отвердения напряжение в стержнях остаётся — арматура как бы «поджимает» весь элемент вдоль них, что значительно улучшает механические свойства детали. Например, балка или плита с предварительно напряжённой арматурой выдерживает большие нагрузки (+ 40–60%) на изгиб, чем обычные.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции. Стержни переходят из одного элемента в другой, что делает их взаимосвязанными между собой и придаёт требуемую жёсткость каркасу здания. Этот эффект даёт возможность возводить небоскрёбы на относительно малой площади.

На что работает арматура. Особенности, свойства, разновидности строительной арматуры

Строительная арматура представляет собой стальные стержни, которые в процессе строительства соединяют в каркас, способствующий созданию прочности всех элементов здания.

Это, чаще всего, вспомогательная конструкция, которая помогает распределить нагрузки, увеличить несущую способность конструкции. Применяется в строительстве железобетонных зданий и в устройстве фундамента.

Усиливает свойства бетона, не дает ему растрескаться. Обладает всеми требуемыми свойствами: прочность, пластичность, морозо- и жароустойчивость, коррозийная устойчивость.

Стальная арматура бывает горячекатаная стержневая и холоднокатаная (холоднотянутая) проволочная. Наиболее широко применима горячекатаная стержневая арматура, имеющая вид длинного стержня с гладким или периодическим профилем (другими словами, с гладкой или ребристой поверхностью).

Арматура периодического профиля пользуется большим спросом, т.к. имеет лучшее соприкосновение с бетоном. Однако периодический профиль является источником определенных концентраторов напряжений и снижает прочность стали. Поэтому, если не требуется сцепление с бетоном, используют материал с гладкой поверхностью. Стержни выпускают диаметром от 6 до 40 мм.

Стержневая арматура изготавливается из легированной стали. Это означает, что сталь для усиления прочности легируется (сплавляется) кремнием и марганцем. Иногда добавляют хром и титан.

Легирование производится путем введения в расплав дополнительных веществ, улучшающих физико-механические свойства стали. Так добиваются особой прочности металлических изделий, устойчивости к коррозии, износостойкости. При изготовлении каркаса стержни арматуры сваривают или соединяют путем вязки, при помощи вязальной проволоки.

Холоднотянутая проволочная арматура имеет диаметр от 3 до 12 мм. Изготавливается из низкоуглеродистой стали (обычная арматурная проволока: класс В-I) или из углеродистой стали (высокопрочная проволока класса В-II). Также бывают гладкие и рифленые (класс Вр-I или Вр-II). Проволоку класса В- I применяют для ненапрягаемой арматуры. Класс В-II – для напрягаемой. Высокопрочная проволочная арматура – качественный товар, однако менее востребован, нежели стальные стержни. Во-первых, стоимость проволоки выше. Во-вторых, она требует применения сверхпрочного, высококачественного бетона.

Еще одним видом арматуры являются канаты, которые скручивают из нескольких (2-19) проволок с гладкой поверхностью. Наиболее ходовые – семипроволочные, изготавливаемые путем свивки по спирали шести проволок диаметром от 1,5 до 5 мм вокруг прямолинейной центральной проволоки.

Роль арматуры в бетоне. Как работает арматура в ленточном фундаменте

Виктор, Волгоград задаёт вопрос:

Здравствуйте! Мне предстоит построить дом. Он будет стоять на ленточном фундаменте.

Оценив состояние семейного бюджета, я уже подумываю заливать основание под строение без его армирования. Мои знакомые утверждают, что хороший бетон и без арматуры выдержит тяжелые стены, и зданию не грозят ни просадки, ни трещины. По их мнению, фундамент будет заключен в ров, который защитит конструкцию от смещения.

Они советуют забутить основание и забыть об армировании, говоря, что крупные камни лучше справятся с его укреплением, чем стальные стержни. И все-таки я боюсь, что без арматуры в фундаменте появятся трещины. Подскажите, пожалуйста, как работает арматура в фундаменте.

Для чего она нужна? Можно ли в строительстве обойтись без нее? Спасибо.

Здравствуйте! Ваши знакомые правы лишь отчасти. Или им неизвестно, как работает арматура в фундаменте, или они не знают, что в подавляющем большинстве случаев в умеренных широтах грунты являются пучинистыми.

Фундамент без армирования имел бы смысл, если бы располагался на монолите, а его функция сводилась только к выравниванию площадки под возведение стен. Конечно, бетон #8211; очень прочный материал, выдерживающий огромные нагрузки на сжатие. Однако на фундамент воздействуют не только усилия, вызванные весом строения, на него влияют силы, направленные и по другим векторам.

Бетон прекрасно выдерживает усилия, прикладываемые к нему в перпендикулярном направлении, но нагрузки на излом, когда одна из граней фундамента растягивается, а другая сжимается, ему противопоказаны. При этом материал больше боится именно воздействия на разрыв. А подобные ситуации возникают довольно часто:

из-за неравномерной плотности грунта, вызванной его составом или уровнем влажности;морозного пучения грунта (в этом случае нагрузки направлены в обратную сторону, т.

е. вверх);цикличности воздействия этих факторов;подвижности верхних слоев грунта;изменений температуры и т. п.

Все действующие на излом усилия в конечном счете приведут к образованию трещин в фундаменте, а в худшем случае #8211; к проседанию не только самого фундамента, но и опирающегося на него строения.

От таких недостатков избавлен армированный железобетон. Заключенные в него стержни служат надежными компенсаторами сжатий и расширений строительного материала, улучшая характеристики бетонного изделия.

Стоит сказать, что многие самодеятельные строители совершают ошибку, считая, что для придания фундаменту необходимой прочности достаточно проармировать только одну из его сторон (нижнюю, верхнюю или боковую часть). Они не учитывают направленности воздействия нагрузок, из-за которых незащищенной остается неармированная сторона ленты.

Арматура не способна обеспечить одинаковую прочность фундамента на всем его протяжении, так как стержни имеют определенную длину и их приходится соединять. В местах сопряжения прутьев железобетонная конструкция будет более уязвима. Наращивание арматуры сваркой встык не улучшает ее характеристик, поэтому стержни должны соединяться внахлест.

Длина нахлеста составляет 30-40 сечений арматуры. Чтобы не ослаблять бетон, соединение прутьев не следует делать в углах фундамента. Кроме того, стыковать арматуру в соседних поясах следует с максимальным разбросом.

Арматурины соединяются двумя способами:

Вязальной проволокой пользуются в тех случаях, когда возможно проседание грунта под лентой. Сварка применяется, когда такая возможность исключена.

На то, как будет работать арматура в фундаменте, влияют:

характеристики металла;состояние прутьев;толщина стержней;количество поясов армирования и перемычек между ними.

Сегодня в строительстве применяются прутья класса А-III с пределом текучести 390 Н/мм².

Для возведения небольших строений используется арматура сечением от 12 до 16 мм. Лучшее сцепление с бетоном обеспечивают профилированные прутья. К тому же они должны быть очищены от жира и грязи, препятствующих контакту материалов.

Нельзя забывать об установке поперечных прутьев, обеспечивающих дополнительную жесткость конструкции. Перемычки по горизонтали и вертикали устанавливают с шагом не реже 25 см. Нужно добавить, что арматура должна быть утоплена в толщу бетона на глубину не менее 5 см.

Арматура работает на сжатие или растяжение. Деформация конструкции вследствие сжатия и растяжения

Как именно арматура помогает сделать железобетон таким прочным? Любая несущая конструкция из бетона подвергается нагрузкам на сжатие и растяжение, что вызывает временную или постоянную деформацию. Чтобы понимать, как работает деформация, можно представить на месте железобетонной плиты большой блок резины, который сжимается, растягивается и сгибается по определенным правилам. Бетон подвержен почти тем же законам физики, хотя его деформация менее заметна глазу. А чрезмерная деформация недостаточно укрепленного бетона вызовет разрушение конструкций, что чревато приведением здания в аварийный вид.
Чистый бетон , хоть и выглядит довольно прочным, разрушается при относительно малых усилиях. Поэтому его используют там, где предполагается лишь один вид деформации в один момент времени. Несущие конструкции в зданиях требуют большей прочности и гибкости. Стержень арматуры из стали выдерживает значительные нагрузки по сравнению с твердым бетоном, он выдерживает в сто раз более сильное растяжение, чем самый крепкий неармированный бетон. Таким образом, стержни из стали способны удерживать целые бетонные плиты от сильной деформации, принимая на себя многие виды нагрузок, в том числе резкие вибрации.
Важно подбирать арматуру определенного сечения, чтобы она хорошо укладывалась в бетон, не создавая полостей или слабых областей в плите. Сцепление может быть усилено длительным выдерживанием бетона после заливки, а также повышением исходной шероховатости стальных стержней. Сама же сталь отлично сцепляется с бетоном, при этом они имеют примерно одинаковые физические свойства в плане изменения температуры – например, они одинаково меняют свой объем. Дополнительное укрепление происходит при усадке бетона – он так плотно сжимает стальные прутья, что они практически становятся неотъемлемой частью готовой железобетонной плиты. Железобетон становится частью прочных стен, полов и потолочных плит в жилых и промышленных зданиях.
Так как бетон является слабым проводником тепла, стальная арматура надежно защищена от одного из своих главных недостатков – хрупкости при резком изменении температур. Арматура внутри железобетонной плиты практически не испытывает влияния температуры в самые жаркие или холодные сезоны года.

Источник: https://armatura-dlya-fundamenta.aystroika.info/novosti/zachem-betonu-nuzhna-armatura-armirovanie-konstrukciy

Арматура для бетона. Преимущества и недостатки

Армирование арматурой бетона отличается такими преимуществами:

Показатели жесткости бетонной смеси для бетонных конструкций.

Но армирование арматурой имеет и некоторые минусы, среди которых необходимо отметить:

вес конструкции увеличивается, что обязательно должно учитываться при проектировании;
если требуется усилить уже готовую конструкцию, выполнить работы по ее перестройке, то могут возникнуть серьезные трудности.

В наши дни армировать требуется фундаменты, конструкции монолитных зданий, частных жилых коттеджей, перекрытия.

Вернуться к оглавлению

Армировать бетон необходимо, для того чтобы укрепить основание, при этом выполняться работа может различными методами с использованием отличных друг от друга материалов. Самыми распространенными видами, которые могут применяться своими руками, являются:

Сравнительные характеристики между арматурой из стали и арматуры из стеклопластика.

Если бетон армируют при помощи полипропиленового волокна, то покрытию дополнительно придаются такие свойства:

При армировке различным способом большое значение имеет правильное сооружение опалубки, так как прутья и другие элементы усиления обладают определенным весом, то есть бетон должен набирать прочность только в строго зафиксированном положении.

Снятие опалубки производится только после того, как бетон высох.

Вернуться к оглавлению

Расположение усилений: 1 — Основная сетка; 2 — Дополнительное усиление основной сетки; 3 — «П» образные усиления краев плиты; 4 — «Г» образное усиление углов плиты; 5 — Несущие стены.

После того как все элементы конструкции укреплены или выложены на поверхности, необходимо выполнить заливку бетонной смесью, в которую также допускается добавление специальных компонентов.

Заливка бетонной смесью проводится, только после того как закончены работы по установлению опалубки. Выполняется она из обычных обрезных досок, скрепляемых гвоздями, либо из фанерных щитов. Снятие опалубки осуществляется, после того как бетон высох.

Арматура работает на растяжение. Вязка прутьев

Схема конструкции фундамента.

Также требуется гнуть арматуру для изготовления соединительных элементов, которые работают на растяжение (лапка или стандартный крюк) и для армирования примыканий и углов. Некоторые строители производят армирование примыканий лент и углов ленточного фундамента, используя перекрестия стержневой арматуры. Этот метод является очень грубым нарушением типовых схем армирования примыканий и углов, которые ослабляют конструкцию. Такой способ может повлечь за собой расслоение бетона.

Класс А-ІІІ гнется в холодном состоянии на прямой угол по диаметру изгиба без потерей прочности. Если гнуть арматуру на 180 градусов, то прочность снизится на 10%. Сегодня работает минимум два очень распространенных и недопустимых способа гибки стержней. Недобросовестные рабочие, не желающие выполнять лишнюю работу, или надпиливают точку, где будет производиться гибка стержня, с помощью угловой отрезной машинки, или греют место сгиба паяльной лампой (автогеном или же на костре). Ясно, что оба приема в разы ослабляют стержни, что может повлечь разрушение их целостности под влиянием нагрузок. Запомните, что все типы должны гнуться в холодном состоянии, если другое не указано проектировщиком.

Схема расчета арматуры для фундамента.

Арматура А-ІІІ (А400) применяется для поперечного и продольного армирования фундамента. Для дополнительного (вспомогательного) поперечного армирования (хомуты) можно также использовать стержневую гладкую горячекатаную арматуру класса А-І (А240) или А-ІІ.

Еще для армирования фундамента можно применять конструктивную арматуру, которая монтируется для восприятия непредвиденных усилий (к примеру, усилия от температурных деформаций или усадки бетона). Следует по возможности устанавливать арматуру пространственными или укрупненными заранее подготовленными элементами, сокращая при этом объем использования отдельных стержней. С бетонной подушки (подготовки) на месте монтажа стержней должны удаляться грязь, пыль, мусор, лед и снег.

Напряженно-армированный бетон. Напряженно армированный бетон.

Сущность изготовления таких изделий состоит в том что до начала формования изделия арматуру растягивают и в таком состоянии зажим в форме. После затвердевания бетона арматуру обрезают при этом она стремиться сократиться и сжимает бетон ,и чем более сильно растянута арматура тем сильнее будет сжиматься бетон. И когда к констр будет приложена нагрузка напряжения возникшие от нее частично компенсируются предварительно созданными снимающими напряжениями и поэтому трещины в растянутой зоне появяться позже.и тем более предварит напряж арматура способств повышению ее долговечности.

19.Монолитный железобетон. Сборный железобетон.

Монолитнымназывается железобетон изготавливаемый непосредственно на строительной площадке . на месте возведения конструкции устанавливают опалубку ,которую изготавливают из водостойкой фанеры ,стали или пластмассы .Обычно применяют разборную переставную опалубку из сравнительно небольших щитов ,для возведения высоких сооружений (башен,труб,резервуаров) примен скользящую опалубку .В опалубку укладыв необходимая арматура а затем бетонная смесь .она уплотняется глубинными или поверхностными вибраторами . бетон после укладки необходимо первые 7-10 дней защищать от восыхания, а зимой от замерзания. Опалубка снимается при достижении бетона достаточной прочности (50% 7-10 суток).

Сборным-он представляет собой изделия конструкции изготовленные в заводских условиях .Основным приемуществом является высокий уровень механизации при их изготовлении а следовательно и высокая производительность труда. На строительной площадке производится только монтаж таких конструкций .Основными операциями при изготовлении сборных ж/б конструкций :1) приготовление бетон смеси,2) изгот арматурных каркасов 3)Формование и их ускоренное твердение. Ускоренное твердение осуществл за счет подогрева изделия в среде насыщенного водяного пара. Затем изделия проходят технический контроль(ГОСТ или ТУ)и затем отправляются на строй площадку для монтажа.

20.Мелкоштучне изделия из бетона.

На основе как цементных так и известковых вяжущих и д.р. Часто изготовляются бетон камни и мелкие блоки (кирпич 288х138х138)и до (390х190х180). Если такие камни изготавливают из бетона с средней плотностью >1600кг/м то они должны быть пустотелыми. Стеновые камни могут быть рядовыми и лицевыми. По прочности камни подраздел на 7 марок (от 25 до 200) по морозостойкости от 15 до 50.Мелкие стеновые блоки могут из ячеистого бетона (пенно газо бетон)с точки зрения теплоизоляции лучше применять мелкие стеновые блок из ячеистого бетона.

21.Стротельные растворы. Кладочные и штукатурные растворы.

Называется материал полученый в результате затвердевания рационально подобранной и тщательно перемешанной смеси вяжущего мелкого заполнителя воды и при необходимости специальных добавок. До затвердевания этот материал называется растворной смесью. По назначению растворы делятся накладочные отделочные и специальные.Основные свойства:1)прочность (марка котор определ на образцах кубах в возрасте 28 суток) 2)морозостойкость (определ как и у бетона ,различают марки F10-F300). В качестве специальных добавок могут быть использованы глиняное или известковое тесто .они вводятся для тог чтоб повысить водоудержив способность и нерасслаиваемость. Кроме того могут вводиться некоторые химические вещества, например пластификаторы, противоморозные добавки(поташ).Приготовление растворов:1)дозирование исходных материалов и загрузка их в барабан смесителя принудительного действия. Зимой для получения растворов с положительной температурой песок и вода могут подогреваться ,вяжущее подогревать нельзя. Транспортируются растворные смеси в специализированных автомобилях. Срок и хранение растворных смесей зависит от вида вяжущего и ограничивается сроками схватывания.

Как называется арматура в бетоне. Необходимость применения

Рассмотрим, для чего используется, как работает арматура в фундаменте или строительной конструкции.

Бетон известен, как строительный материал, обладающий высокой прочностью, длительным ресурсом эксплуатации. Бетонный массив, сохраняя целостность, воспринимает сжимающие усилия, но восприимчив к растягивающим нагрузкам, сдвигам. Они вызывают появление трещин, нарушение целостности.

Применение армированного бетона позволило улучшить эксплуатационные характеристики объектов. Монолитный железобетонный массив включает стальные рифленые прутки, имеющие высокую степень адгезии с бетоном. При изготовлении железобетона предварительно формируется контур усиления с последующей заливкой бетонным составом. Полученная конструкция отличается комплексом характеристик:

Повышенной прочностью
Высокой степенью пластичности.
Устойчивостью к вибрации.
Стойкостью к деформациям.
Не восприимчивостью к коррозионным процессам.

Возведение зданий производится из бетона, усиленного арматурой. Насколько нужна арматура в бетоне? Она повышает прочностные характеристики, компенсирует воспринимаемые усилия, осуществляющие:

растяжение армированной конструкции;
сжатие железобетонного сооружения или изделия;
поперечный сдвиг бетонного массива.

Арматура — линейно протяженные элементы в железобетонной конструкции, предназначенные для восприятия растягивающих (главным образом) и сжимающих усилий

Армирование бетона положительно повлияло на улучшение характеристик, обеспечивая повышенную адгезию рифленых металлических стержней и бетонного массива.

Как правило, в бетоне располагаются стержни арматуры по вертикалям и горизонталям, что позволяет компенсировать перпендикулярно направленные нагрузки, действующие на железобетонную конструкцию. В изделиях, сооружениях из бетона применяются различные типы стальных прутков, отличающиеся конструктивными особенностями, свойствами.

Бетон работает на сжатие или растяжение. Прочность бетона Под прочностью бетона понимают сопротивление материала разрушительным действиям внутреннего напряжения, вызванным различными факторами внешней среды. На стройматериал, находящийся в составе сооружения, оказывает влияние растяжение, сжатие, изгиб, кручения и срезы. Самые высокие показатели у прочности бетона на сжатие, а самые низкие у прочности на растяжение. Именно по этой причине сооружения в основном проектируют так чтобы на бетонные элементы приходились по большей части сжимающие нагрузки. Если все же необходимо, чтобы бетон выдерживал напряжения растяжения и среза, то конструкции усиливаются арматурой.

Классы бетона по прочности

Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.

Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.

Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.

Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой "Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие":

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие
Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Условия марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие
Бетон всех видов, кроме ячеистого	Отличия от марки бетона (в %)	Ячеситый бетон	Отличие от марки бетона (в %)
М 15	В 1	-	-	14,47	-3,5
М 25	В 1,5	-	-	21,7	-13,2
М 25	В 2	-	-	28,94	15,7
М 35	В 2,5	32,74	-6,5	36,17	3,3
М 50	В 3,5	45,84	-8,1	50,64	1,3
М 75	В 5	65,48	-12,7	72,34	-3,5
М 100	В 7,5	98,23	-1,8	108,51	8,5
М 150	В 10	130,97	-12,7	72,34	-3,55
М 150	В 12,5	163,71	9,1	180,85	-
М 200	В 15	196,45	-1,8	217,02	-
М 250	В 20	261,93	4,8	-	-
М 300	В 22,5	294,68	-1,8	-	-
М 300	В 25	327,42	9,1	-	-
М 350	В 25	327,42	-6,45	-	-
М 350	В 27,5	360,18	2,9	-	-
М 400	В 30	392,9	-1,8	-	-
М 450	В 35	459,39	1,9	-	-
М 500	В 40	523,87	4,8	-	-
М 600	В 45	589,35	1,8	-	-
М 700	В 50	654,84	-6,45	-	-
М 700	В 55	720,32	2,9	-	-
М 800	В 60	785,81	-1,8	-	-
*Условная марка бетона - среднее значение прочности бетона серии образцов (кгс/см²), приведенной к прочности образца базового размера куба с ребром 15 см, при номинальном значении коэффицента вариации прочности бетона.