CC BY
1129
СТЫКИ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРЫ МОНОЛИТНЫХ колонн
THE JOINTS OF THE LONGITUDINAL REINFORCEMENT OF MONOLITHIC COLUMNS
A.H. Малахова A.N. Malakhova
В статье рассматриваются варианты стыкового соединения стержней продольной арматуры колонн при проектировании монолитных многоэтажных зданий. Приведены рекомендации по выбору способа стыкования арматуры.
In this article are discussed the variants of jointing of the longitudinal reinforcement of columns in the designing of monolithic multistory buildings. There are made recommendations for the choice of method of jointing the reinforcement.
В монолитных многоэтажных зданиях стыки продольной арматуры колонн устаиваются в уровне верха перекрытий. Устройство стыков связано с выбором способа стыкового соединения стержней, а также с выполнением ряда конструктивных требований.
Основными способами соединения стержней являются:
o стыки арматурных стержней внахлестку без сварки; o стыкование арматуры с применением сварки;
o стыки арматурных стержней с применением специальных механических устройств, например, обжимных или резьбовых муфт.
В соответствии с рекомендациями, приведенными в [1], для снижения расхода стали и облегчения бетонирования колонн при диаметре арматурных стержней 20 мм и более следует выполнять стыкование арматуры вторец с помощью ванной сварки или обжимных муфт. При диаметре арматурных стержней до 18 мм включительно арматура стыкуется внахлестку без сварки.
На рисунке 1 приведена схема устройства стыка продольных стержней колонны с помощью выпусков арматуры в уровне верха перекрытий при одинаковом и различном поперечном сечении колонн нижнего и верхнего этажей. При этом перевод стержней из одного этажа колонны в другой осуществляется путем отгиба выпусков с уклоном не более 1: 6. Часть стержней колонны нижнего этажа может быть доведена до верха перекрытия и не заводиться в верхнюю колонну, если обрываемая арматура по расчету не нужна в колонне верхнего этажа [2].
В соответствии с рекомендациями, приведенными в [2], при устройстве стыка продольных стержней монолитных колонн с помощью выпусков арматуры диаметр стержней не ограничивается диаметром ds =18 мм, а для снижения расхода арматуры
2/2011
ВЕСТНИК
_МГСУ
при высоте этажа менее 3,6 м или при ^ >28 мм стыки продольных стержней колонны выполняются через этаж.
а/ 6} Ы
О О и
Рис. 1. Схема устройства стыка продольных стержней колонны с помощью выпусков арматуры в уровне верха перекрытий (поперечная арматура колонны и армирование плиты перекрытия
условно не показаны):
а) - при одинаковом поперечном сечении колонн нижнего и верхнего этажей;
б) - при различном поперечном сечении колонн нижнего и верхнего этажей;
в) - при различном поперечном сечении колонн этажей и обрыве части продольных стержней нижней колонны
Длина арматурных выпусков определяется по формуле [3,4]:
Л,
I — {X х 10
:,са!
Л
где
'Б,в/
10,ап
Я
-ds - базовая длина анкеровки, которая, в свою оче-
4 Х^2 X ЯЬ1
редь, зависит от - расчетного сопротивления арматуры растяжению ЯБ; расчетного сопротивления бетона растяжению Я/,,; коэффициентов г]1 т]2, соответственно, учитывающих: влияние вида поверхности арматуры и размер диаметра арматуры ds (^¡=2,5 для арматуры классов А400,А500; г/2=1 при ds<32 мм; г\2=0,9 при ds=36мм и ds=40мм); о ЛБ,са/, ЛБ в/ - площадь поперечного сечения арматуры, требуемая, соответственно, по расчету и фактически установленная; о а - коэффициент (50% стыкуемых в одном сечении стержней: о=1,2 для растянутых стержней, о=0,9 для сжатых стержней, 100% стыкуемых в одном сечении стержней: о=2).
В любом случае фактическая длина анкеровки принимается не менее 0,4*ах10ап, а также не менее 20ds и не менее 250 мм.
Так при использовании для возведения монолитных колонн здания бетона класса В25 и установке в колонне арматуры 8018А400, базовая дина анкеровки составляет:
10,ап ~
Я
4 Х^2 X Я,,
=
355
4 х 2,5 х 1x1,05
х 18 = 608,6мм.
ап
При отсутствии запаса по арматуре (А^са1 /А„е/=1) и напряжении сжатия продольных стержней колонны (о=0,9), длина арматурных выпусков составляет: А„
11 - ах 10,ап Х
А
= 0,9 X 608,6 X1 = 547,7мм
На рисунке 2 приведен пример устройства стыка арматурных стержней с помощью выпусков арматуры в уровне верха перекрытий. Длина арматурных выпусков четырех стержней в углах колонны составляет 2x^=2x550=1100 мм, длина арматурных выпусков для остальных стержней колонны - 550 мм. Таким образом, площадь продольных стержней колонны, стыкуемых в одном месте, составляет 50%.
Вид А
V
1
Рис. 2. Пример устройства стыков арматурных стержней внахлестку без сварки
Если колонна армируется четырьмя продольными стержнями, то устраивается стык стержней без разбежки. Длина арматурных выпусков оставляет:
А.
11 - ах 10,ап х
А
= 2 X 608,6 X1 = 1217,2мм
¡,е/
Следует отметить, что для колонн современных многоэтажных многофункциональных зданий характерно возникновение значительных усилий из-за увеличения грузовой площади колонн, этажности зданий и нагрузок. Поэтому нормами [1] допускается увеличение процента армирования колонн (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) до 10%.
Процент армирования может быть снижен при применении сварных и механических стыковых соединений арматуры за счет отсутствия в этих соединениях перепуска и, соответственно сгущения арматуры.
На рисунке 3а показано конструктивное решение стыка стержней продольной арматуры колонны с применением ванной сварки (ён=20-40 мм, дн/ён'=0,5 - 1, класс арматуры А400).
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
Рис.3. Конструктивное решение стыка стержней продольной арматуры колонны с применением
ванной сварки:
а) - без накладки: 1- рабочая арматура, 2- сварной шов, б) - с накладкой: 3 - накладка,
4 - бетон колонны
При соединении арматуры с использованием ванной сварки выбор типа, конструкции и размеров стыка производится в соответствии с указаниям, приведенными в [5].
Стык стержней продольной арматуры с применением ванной сварки и накладки показан на рисунке 36 (ён=20-32 мм, ён=др, классы арматуры А400, А400С, А500С) [6].
Следует отметить, что выбор при проектировании здания стыка продольных стержней колонн с применением сварки должен быть технически и экономически обоснованным, как связанный с технологическими возможностями строительной организации в части наличия оборудования, квалифицированных сварщиков и возможности организовать регламентируемый контроль качества сварочных работ.
Стыковые соединения арматурных стержней могут предусматриваться без сварки с помощью соединительных муфт (обжимных и резьбовых). На рисунке 4 показано конструктивное решение стыка стержней продольной арматуры колонн с применением соединительных муфт.
Рис.4. Конструктивное решение стыка стержней продольной арматуры колонны с применением
специальных механических устройств: а) - отпрессованных (обжимных) муфт, б) - резьбовой муфты (муфты ЬеПоп на конической резьбе)
Обжимные муфты изготавливаются из толстостенной холоднодеформирован-ной трубы по ГОСТ 8734. Геометрические размеры муфт (длина 160..330 мм, наружный диаметр 30...75 мм и толщина стенки 6..14 мм), а также количество обжатий (4...16), необходимое для опрессовки муфт назначаются (подбираются) с таким расчетом, чтобы разрушение соединяемой обжимными муфтами арматуры происходило по основному металлу. При этом геометрические размеры муфт и количество обжатий определяются диаметром стыкуемых стержней, а также зависят от класса арматуры.
Оборудование для механических соединений с использованием обжимных муфт представлено на отечественном строительном рынке гидравлическими обжимными прессами СН-50/80, СН-90/80, ПП-А80. Обжимные пресса и муфты предназначены для стыковки арматурных стержней одинакового диаметра 016-40 мм и различных диаметров 036/032, 036/028, 032/028, 032/025 мм классов А400, А500С, А600С [7,8]
Преимуществом соединения арматурных стержней с использованием обжимных муфт является экономия арматуры по сравнению со стыком внахлестку, несложность обучения и относительная быстрота выполнения стыка (до 10 минут) по сравнению со сварным стыком. Однако габариты (650x250x160 мм) и масса (35 кг) обжимного инструмента могут затруднять использование обжимных муфт для стыкования стержней продольной арматуры монолитных колонн в конкретном проекте здания.
Резьбовые муфты для стыкования арматуры на строительном рынке представлены муфтами ЬеЩоп нидерландской фирмы БЫСО. Они используются для стыкования арматурных стержней периодического профиля диаметром от 12 до 40 мм классов А400, А500С. Стыкуемые стержни могут быть одинакового диаметра (стандартные муфты - соединение типа А12) и разного диаметра (переходные муфты - соединение типа Ю1). При этом один из стержней должен свободно вращаться. Механические соединения типа А12 и Ю1 изготавливаются на оборудовании фирмы БЫСО путем нарезки конической резьбы на концах арматурных стержней и их соединение с помощью муфты, имеющей соответствующей стержням резьбу. Коническая резьба муфт ЬеПоп позволяет уменьшить габаритные размеры муфт, а также избежать концентрации напряжений в стыке. Стыкование двух арматурных стержней большого диаметра занимает не более 5-10 минут. НИИЖ-Бом выпущены технические условия применения муфт БеЩоп [9].
Если для армирования колонн используется винтовой арматурный прокат, то в этом случае нарезка резьбы на концах арматурных стержней не требуется и стыкование арматурных стержней упрощается [10].
Результаты проверки прочности муфтовых соединений на резьбе, приведенные в [11], дали основание рекомендовать выполнять стыки стержней продольной арматуры колонны вразбежку. То есть количество стыкуемых в одном поперечном сечении колонны стержней должно составлять не более 50%. При этом расстояние между ближайшими краями муфтового соединения принимается не менее 0,51ап и не менее 40% длины муфтового соединения. В месте стыка необходимо предусматривать дополнительное поперечное армирование.
Следует отметить, что включение в нормы по проектировании железобетонных монолитных конструкций зданий [1] рекомендаций относительно стыкования арматуры с помощью винтовых и обжимных муфт можно рассматривать как признание этого способа соединения арматуры востребованным и экономически целе-
2/2011 ВЕСТНИК
_МГСУ
сообразным.
Литература
1. СП 52-103-2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий - М., 2007, 18 с.
2.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры - М., 2005, 54 с.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). - М., 2005, 214 с.
4. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения). - М., 1978, с. 138,139.
5.ГОСТ 14098-91. Соединения сварные арматуры и закладные изделия железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры.
6. СТО 02495307-001-2007. Сварные соединения арматурных стержней в монолитных железобетонных колоннах зданий и сооружений.
7. РА-10-1-04. Рекомендации по механическому соединению арматурной стали для железобетонных конструкций. - М., Ассоциация железобетона, 2009.
8.Дьячков В.В. Механические соединения арматуры класса А600С. - Бетон и железобетон, №4, 2010, с.14-15.
9. ТУ 4842-196-46854090-2005. Соединение арматуры механические «ЬЕЭТОК» производства фирмы ЕЫСО. Технические условия.
10. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию. - М.. НИИЖБ, 2007.
11. Карпенко С.Н., Чепизубов И.Г., Шифрин К.С. О результатах проверки прочности муфтовых соединений арматуры на резьбе по диаграммной методике -Промышленное и гражданское строительство, №11, 2008, с.44-46.
References
1. SP 52-103-2007. Reinforced concrete monolithic construction of buildings - M., 2007, p.4
2. SP 52-101-2003. Concrete and reinforced concrete structures without pre-stressing reinforcement - M., 2005, 54 p.
3. Manual for the design of concrete and reinforced concrete structures of heavy concrete without pre-stressing reinforcement (to SP 52-101-2003). - M., 2005, pp. 214
4. Guidelines for designing of concrete and reinforced concrete constructions of heavy concrete (without pre-stressing reinforcement). - M., 1978, pp. 138.139.
5. GOST 14098-91. The joints of reinforcement and inserts for reinforced concrete structures. Types, designs and sizes.
6. STO 02495307-001-2007. Welded joints of reinforcement in monolithic reinforced concrete columns of buildings.
7. TU 4842-196-46854090-2005. The mechanical connections of reinforcement «LENTON» produced by ERICO. Specifications.
8. RA-10-1-04. The recommendations for mechanical connection of reinforcing steel for concrete structures. - M., Reinforced Concrete Association, 2009.
9. Dyachkov V.V. The mechanical connections of reinforcing steel class A600S. -Concrete and reinforced concrete, № 4, 2010, p.14-15.
10. The reinforcement of elements of monolithic reinforced concrete buildings. Manual of engineering. - M.. NIIZhB, 2007.
11. Karpenko S.N., Chepizubov I.G., Shifrin K.S. The results of strength testing of screwed muff joints on the diagrammatic method - Industrial and civil engineering, № 11, 2008, p.44-46.
Ключевые слова: монолитные многоэтажные здания; стыки арматурных стержней колонн; стык внахлестку, применение ванной сварки, опрессованных или резьбовых муфт.
Keywords: the monolithic multistory buildings; the joints of reinforcement of columns; the overlapping joint; the use of the bathroom welding, pressed or screwed joints.
E-mail: malahov@gnext.ru.
Рецензент: к.т.н. МорозоваД.В., доцент кафедры «Строительные конструкции» Московского государственного открытого университета
