СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
НАТЯЖЕНИЕАРМАТУРЫ МЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
РЕШЕНИЕ
КОНТРОЛЬНАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, бетон хорошо работает на сжатие, но плохо нарастяжение. Поэтому для увеличения несущей способности конструкции, дляснижения опасности образования трещин в растянутой зоне в бетон вводятарматуру. Однако, во избежание появления значительных растягивающих усилий взоне растяжения конструкции необходимо размещать большое количество арматуры, всвязи с чем увеличивается площадь сечения и вес конструкции. Поэтому, впроизводстве железобетонных изделий применяют предварительное напряжениеарматуры. Существуют несколько способов натяжения арматуры:
— механический
— электротермический
— электротермомеханический
— химический, при применении расширяющегося цемента.
Принцип самонапряжения конструкций является весьмаперспективным, так как дает возможность обойтись без сложных приспособлений длянатяжения арматуры, которые используются в первых трех способах.
механическое натяжениеарматура гидравлический
НАТЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ МЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
Как правило, механическоенатяжение арматуры осуществляется гидравлическими и винтовымидомкратами. Можно использовать и простейшие грузовые устройства иприспособления, представляющие собой систему лебедок, блоков, рычагов иполиспастов, оснащенных динамометрами. Раскладку прядей арматуры производят попринципу полиспаста. Арматуру натягивают на упоры стенда или формы. При этомнатяжение может осуществляться одиночными стержнями, группами стержней илиодновременно всей арматурой. Во всех случаях необходимо соблюдать условиясимметричности и равномерности передачи усилий от напрягаемой арматуры на днищеформы. Кроме того, необходима и определенная последовательность передачимеханических усилий на арматуру. Первоначально передается усилие, составляющее45-50 % от проектного значения. При таком натяжении проверяется правильностьрасположения стержней и анкерных устройств. Затем натяжение арматуры доводят доусилия, превышающего проектное на 10 %, делается выдержка напряжения в течение3-5 мин, после чего усилия в арматуре снижают до проектных.
Одна из наиболее трудоемких технологических операций припроизводстве предварительно напряженных железобетонных изделий — укладка инатяжение стержней.
Процесс механического натяженияарматурызаключается в укладке полного комплекта подготовленных мерных стержней в упорыподвижной и неподвижной траверс силовой формы — установки. К подвижной траверсекрепятся гидравлические домкраты, каждый из которых одним концом упирается вформу — установку, а другим перемещает подвижную траверсу. Натяжение арматурыконтролируется электроконтактным манометром. По достижении заданного усилиянатяжения подвижная траверса фиксируется. После передачи натяжения на бетон фиксаторыубираются. Траверса может одновременно натягивать до 30 стержней.
Натяжение стержневой арматуры, пучков высокопрочной проволокии прядей с резьбовыми зажимами и анкерами производится однопоршневымигидравлическими домкратами типов СМЖ-86, СМЖ-82, СМЖ-84 и др. Эти домкратымогут быть использованы также при натяжении прядевой и стержневой арматурыпосредством специальных инвентарных зажимов, например типа Гипростроммаш илиНИИЖБ, присоединяемых к штоку домкрата захватной муфтой, скобой и т. п.
В зависимости от принятого порядка натяжения стержневойарматуры все установки могут быть распределены на две группы:
а) рассчитанные на последовательное натяжение стержнейпередвижным гидродомкратом;
б) предназначенные для одновременного натяжения несколькихстержней.
Установка, предназначенная для последовательного натяжениястержней при изготовлении пустотных настилов, состоит из опорной конструкции сроликами для размещения на ней формы, тележки с гидродомкратом, оборудованнымзахватным устройством, и насосной станции.
Более эффективная установка Главмосжелезобетона осуществляетодновременное натяжение необходимого числа стержней. Процесс натяжениязаключается в следующем (рис. 1). Форму устанавливают на козлы и упираютторцовым швеллером в брус. Стержень с высаженными головками заводится однимконцом в неподвижный вилочный упор, а другим — в подвижный вилочныйупорна передней стороне формы. При движении штока гидродомкрата влево на подвижныйупор опускается захват и, продолжая двигаться, натягивает арматурный стержень,поворачивая упор вокруг шарнира.
По достижении заданного усилия натяжения положение упорафиксируют винтом. Число гидродомкратов с захватами равно числустержнейв форме. Домкраты включены в магистраль гидросистемы параллельно, поэтому всестержни натягиваются одновременно и равномерно.
/>
Рис. 1. Установка для одновременногонатяжения стержневой арматуры: 1— гидродомкрат; 2 — упорный брус; 3 —фиксирующий винт; 4 — подвижный вилочный упор; 5 — захват; 6 — арматурныйстержень; 7 — неподвижный силовой упор; 8 — форма; 9 — гидронасос приводной.
Для одновременного натяжения десятистержней при изготовлении пустотных панелей разработана установкаГипростройиндустрии, которая состоит из рамы с упорным приспособлением дляукладки форм, десяти гидродомкратов и насосной станции (рис. 2). Равномерностьодновременного натяжения всех стержней обеспечивается соединением домкратов попринципу сообщающихся сосудов.
Арматурные элементы типа УНАЭ натягиваютна упоры силовых форм установкой, оборудованной подвижной траверсой со съемнымиили накидными захватами и двумя гидродомкратами типа СМЖ-82. Для фиксациинатяжения арматуры применяют вилочные клиновые шайбы, которые закладывают междуупорами формы и анкерными колодками УНАЭ.
При групповом натяжении стержней,прядей или канатов на длинных стендах применяют комплект оборудования сгидродомкратами типа 1489 с тяговым усилием 5000 кН. Арматурные элементызакрепляют в анкерной плите передней траверсы, которая соединяется сгидродомкратом посредством тяг с резьбой, проходящих через упоры стенда. Пакетывыравнивают подтяжкой домкратом с усилием натяжения 30 кН.
/>
Рис.2 Пост для одновременногонатяжения УНАЭ при изготовлении пустотных панелей 1 — траверса; 2 – домкрат; 3– захват; 4 – упорные стойки; 5 – поддон; 6 – опорная рама; 7 – гайка; 8 – тягазахвата.
Технологические расчеты механическогонатяжения арматуры
Длина стержней, проволок и пакетовпри натяжении на упоры форм должна быть больше расстояния между упорами (рис.3):
/>
где lи – длина изделия, мм; lу – расстояние от торца изделия до наружной граниупора, мм; lа – длина зажимного или анкерного устройства.
/>
Рис. 3. Расчетная схема к определению длины заготовкиарматурного элемента при механическом натяжении арматуры на упоры формы: 1 –изделие; 2 – торцовый борт формы; 3 – поддон; 4 – напрягаемая арматура; 5 –упор; 6 – зажимное устройство.
Тяговое усилие домкрата для натяжения арматуры определяют поформуле
/>, где
1,1 — коэффициент, учитывающийвозможную технологическую перетяжку;
п — число одновременно натягиваемых стержней или проволок;
f — площадь поперечного сечения одного стержня, см2;
/> – контролируемое напряжение, кгс/см2;
/> – коэффициент полезного действиямеханизма натяжения (для гидродомкрата />=0,94…0,96)
Учитывая тяговое усилие и возможноеудлинение арматуры, ход поршня или тяги
/>, где
l — длина натягиваемой арматуры, см;
А — длина хода, необходимая для выборки свободно провисающейарматуры, принимается равной 0,4…0,5Lзаг
РЕШЕНИЕ
В качестве изделия была взята плиты перекрытия железобетоннаямногопустотная 1ПК69.12 (ГОСТ 9561-91)
Определение длины заготовок арматурных элементов дляпустотной плиты перекрытия:
При натяжении на упоры формы:
/> мм
При натяжении на упоры короткого стенда:
/> мм
При натяжении на упоры длинного стенда:
/>
Определение необходимого тяговогоусилия:
/> тс
Учитывая тяговое усилие и возможноеудлинение арматуры, ход поршня или тяги:
/>мм
Ход поршня гидродомкрата принимается0,01 Lзаг. Длина хода, необходимая для выборкисвободно провисающей арматуры, принимается равной 0,4…0,5Lзаг
А=0,5·0,01·7550=3775 мм
На основе полученных данных подбираем гидродомкрат типа ДГ1600.Гидродомкрат ДГ 1600 усиление, кН – 1600, рабочий ход поршня, мм – 400, диаметр натягиваемых стержней мм: 8 – 40, рабочее давление, МПа 40, габаритные размеры, мм: 1125×315×315, масса, кг. — 518
КОНТРОЛЬ НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
Контроль натяжения арматуры — важная технологическаяоперация. Отклонения, допущенные при изготовлении предварительно-напряженныхконструкций, могут быть обнаружены только при испытании готовых изделий,поэтому в процессе производства необходимо контролировать:
— равномерность натяжения арматуры (при натяжении);
— степень натяжения арматуры (перед бетонированием);
— надежность заанкеривания арматуры в бетоне (перед отпускомнатяжения).
Опыт применения разных способовпредварительного напряжения показал, что отклонения от проектных значенийнапряжения могут происходить по следующим причинам:
— при использовании в гидродомкратеманометра невысокого класса точности;
— из-за отклонения в направлениидействия усилия в гидродомкрате и арматуре при отгибах арматуры;
— в результате отклонения длиныарматурных заготовок или расстояний между упорами при электротермическомнатяжении арматуры;
— из-за недоучета деформации упоровстенда или формы и проскальзывания концов арматурных элементов в зажимах.
Допустимые колебанияв натяжении арматуры должны находиться в пределах ±10% от проектного значения.
В соответствии с применяемыми внастоящее время способами натяжения арматуры могут быть два варианта контроля:
1) усилие измеряется в процессесамого натяжения и результаты немедленно используются для регулированияпроцесса натяжения до фиксации полученного удлинения;
2) усилие измеряется после завершенияпроцесса натяжения и фиксации полученного удлинения и результаты не могут бытьиспользованы для немедленного регулирования усилия, а служат основой длясуждения о ходе технологического процесса и необходимости корректировки припоследующем изготовлении конструкций.
Усилие предварительного натяжения арматуры измеряютнесколькими методами. Наиболее распространены контроль с помощью динамометра,манометра, измерение удлинения, поперечная оттяжка и частотный (табл.1).
Контроль силынатяжения арматурыпо измерениюудлинения является одним из наиболее простых методов. Этот способ контроляоснован на зависимости между напряжением и удлинением стали, которая принапряжениях ниже предела упругости любого класса стали всегда линейна, иописывается законом Гука
/>Способ контроля Вид арматуры Измерительный прибор
Механический
По усилию в натяжном механизме
По деформации арматурного элемента:
удлинение
прогиб
По резонансу колебаний арматуры и элементов прибора
Электронно-механический
По изменению сопротивления проволочных тензодатчиков
По частоте свободных колебаний арматурного элемента
Проволочная, стержневая,
прядевая
Проволочная, прядевая
Проволочная, прядевая, стержневая
Манометр, динамометр гидравлический и пружинный
Индикаторная линейка, индикаторный прибор КМ
Динамометры пружинные ДП-250, ДПР-250, ДП-500
Динамометры пружинные ПРД, ДН и др.
Резонансный индикатор напряжений
Приборы типа ЭМИН-2, ЭМИН-3, ПИН и др.
Электронные частотомеры типа ИНА-3, ИПН-6 и др.
Предел упругости горячекатаных сталейблизок к пределу текучести, а контролируемое напряжение ниже предела текучести,поэтому представленную линейную зависимость для контролируемого напряженияможно использовать.
Для холоднотянутых сталей характерно различие в очертаниидиаграмм растяжения, поэтому при равных удлинениях отдельных стержнейвозникающие напряжения неодинаковы. При определении напряжения арматуры изгорячекатаных сталей по ее удлинению достоверность результата зависит отточности измерения удлинения и от соответствия принятого для расчета значениямодуля упругости истинному его значению. Полная деформация холоднотянутой сталипри заданном напряжении зависит не только от модуля упругости, но и отпластической составляющей деформации. Поэтому для получения зависимости между удлинениеми напряжением следует пользоваться диаграммой растяжения, полученной испытаниемнапрягаемой партии стали. Удлинение арматуры в процессе ее натяжения замеряют спомощью специальной шкалы с метрическими делениями. Этот метод можноиспользовать при многих способах натяжения арматуры, но чаще всего егоприменяют при механическом натяжении арматуры домкратами.
Контроль силы натяжения по измерениюстрелы прогиба несложен, но весьма трудоемок из-за необходимости натяженияпучка проволоки. Для измерения стрелы прогиба используют накладные динамометрыПРД-6, ДП-6, ДП-500, ПРД-У, ПИН, ДН и ЭМИН.
Общее усилие натяжения N рассчитываютисходя из числа одновременно натягиваемых проволок или стержней п, площади ихсечения f и заданного напряжения арматуры />:
/>
Усилие, которое развивается в процессе работы натяжноймашины, можно измерять механическими динамометрами сжатия и растяжения, а такжегидравлическими силоизмерителями,
Пружинный динамометр ПРД (без собственной базы) предназначендля измерения натяжения стержневой и прядевой арматуры диаметром 7… 28 мм, длиной до 24 м. Принцип работы прибора основан на оттягивании середины стержня между упорамитарированной пружиной, деформации которой измеряются индикатором.
Использование высокоточных динамометров позволяет определятьнатяжение арматуры с погрешностью не более 3 %. Метод основан на снятиипоказаний деформации динамометра, связанного с силой натяжения арматуры.Измерение силы натяжения по показаниям манометра используют при одиночном игрупповом натяжении всех видов арматуры: стержневой, проволочной, прядевой иканатной.
Контроль натяжения по резонансуколебаний осуществляется прибором, который называется резонансным индикаторомнапряжения. Метод измерения основан на явлении резонанса колебаний,возникающего при совпадении частоты колебаний напряженного стержня с частотойсвободных колебаний одного из элементов прибора. Прибор состоит из комплектатарированных упругих пластинок-лепестков, отличающихся друг от друга величиноймассы (груза), сосредоточенной на их свободном конце. Лепестки консольно защемленыв основании, состоящем из двух скоб, которые служат также для закрепленияприбора на арматуре посредством установочного винта. Лепестки изготовляются изупругого немагнитного грузы создаются напайкой олова с последующим спиливаниемлишнего при тарировании. Легким ударом натянутой арматуре сообщаются поперечныеколебания, резонанс того или иного лепестка указывает на величину напряжения.Прибор можно применять для измерений натяжения арматуры близких диаметров ипостоянной длины.
Контроль натяжения по измерениюсопротивления проволочных тензодатчиков. Электротензометрическое измерениенатяжения арматуры основано на применении проволочных датчиков омическогосопротивления (из константановой проволоки), наклеенных на упругий элемент. Привоздействии усилия растяжения происходит изменение активного сопротивлениядатчиков, и равновесие в электрической цепи нарушается.
Метод измерения собственных частотныхпоперечных колебаний напряженнойарматуры прибором ИПН-7 основан на преобразовании механических колебаний вэлектрические. Использующиеся приборы могут автоматически определять длинузаготовки и просчитывать удлинение арматуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пособие потехнологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций.-М.: Стройиздат,1992.-104 с.
2. ГОСТ 9561-91«Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений»
3. Электронныйресурс: www.stroy-armatura.ru
4. СНиП 3.09.01-85.Производство сборных железобетонных конструкций и изделий.-М.-ЦИТП ГосстрояСССР,1985.-40с
5. ГОСТ 22362-77«Конструкции железобетонные. Методы измерения силы натяжения арматур»