Urządzenie do konstrukcji betonowych i żelbetowych zapewnia dodatkowe wzmocnienie dzięki prętom zbrojeniowym. Nawiasem mówiąc, ten ostatni jest jednym z najbardziej poszukiwanych segmentów metalurgii żelaza, o czym świadczy jego szerokie zastosowanie w budownictwie. W przypadku słupów betonowych zbrojenie odgrywa szczególnie ważną rolę ze względu na brak możliwości zastosowania innych konstrukcji nośnych innych niż dolna i górna kondygnacja. Wewnętrzne wzmocnienie prętami metalowymi prętami w różnych konfiguracjach jest optymalnym rozwiązaniem problemu.
Ogólne wymagania dotyczące zbrojenia
W słupach można stosować pręty walcowane na gorąco, hartowane termomechanicznie i formowane na zimno o różnych profilach. Średnia średnica waha się od 12 do 40 mm. Jeśli planujesz używać prętów formowanych na zimnoprofil okresowy, wówczas można zastosować również małą średnicę 3-12 mm. Pod względem wytrzymałości na rozciąganie dopuszczalne są klasy A i B, odpowiadające gwarantowanym granicom plastyczności o współczynniku co najmniej 0,95.
W szczególnych przypadkach zbrojenie słupów monolitycznych może mieć specjalne wymagania dotyczące ciągliwości, spawalności, odporności na korozję i wytrzymałości zmęczeniowej. Z reguły wynika to ze specyfiki zastosowanej mieszanki betonowej i cementu. W prawie każdym przypadku zbrojenia kluczowe znaczenie ma charakter wiązania z betonem. Brak przyczepności można zrekompensować konstrukcją profilu z rowkami i grzbietami. Te same pręty walcowane na gorąco i formowane na zimno mogą mieć pierścieniowe i półksiężycowate występy o różnych rozmiarach. I odwrotnie, wiele marek betonu o kruchej strukturze pozwala na stosowanie wyłącznie prętów gładkich – np. klasy A240. Teraz warto przejść do bardziej szczegółowego rozważenia parametrów zbrojenia użytego do wzmocnienia słupów.
Długość pręta zbrojeniowego
Podczas układania prefabrykowanego słupa, parametry deskowania są dokładnie obliczane, co powinno organicznie obejmować metalowe wyposażenie zbrojeniowe. Ważne jest, aby końce prętów roboczych, które nie są połączone z elementami kotwiącymi, znajdowały się w następującej odległości od końca części:
- 20 mm, jeśli ułożona jest kolumna monolityczna o długości co najmniej 6 m.
- 15 mm, jeśli kolumna jest dłuższa niż 18 m. To samo ograniczenie dotyczy konstrukcji masztów i podpór.
- 10 mm, jeśli ułożona jest prefabrykowana kolumna o długości mniejszej niż 18m.
W każdym przypadku zbrojenie słupa polega na pozostawieniu części pręta, którą należy zabezpieczyć specjalnymi środkami antykorozyjnymi lub dodatkowo zaizolować osprzętem ramowym.
Średnica pręta zbrojeniowego
W przypadku prętów podłużnych stosuje się elementy o grubości co najmniej 16 mm. Konstrukcje prefabrykowane monolityczne można również wzmocnić prętami 12 mm. Dopuszczalne są również małe średnice w przypadku stosowania zbrojenia ze stali konstrukcyjnej z powłoką ochronną. Uwzględnienie średnicy jest również ważne z punktu widzenia konfiguracji jej umieszczenia w korpusie kolumny. Tak więc pręty podłużne można instalować tylko w jednym rzędzie i najlepiej z szybkością migawki o równej średnicy. Jeśli planowane jest wzmocnienie kolumny prętami o różnych grubościach, dozwolone są maksymalnie dwa formaty bez uwzględniania sprzętu wzmacniającego konstrukcję. Pręty o różnych średnicach są zwykle używane w celu zaoszczędzenia pieniędzy, ale sąsiednie rozmiary nie mogą być używane w tej samej kolumnie. Na przykład nie wolno układać prętów o średnicy 8 i 10 mm lub 10 i 12 mm.
Obszar zbrojenia
Obliczanie powierzchni odbywa się według przekrojów zbrojenia podłużnego. W efekcie szacuje się, jaki procent przekroju prętów zajmuje na powierzchni słupa. Dozwolone jest maksymalnie 5%, ale tylko w przypadku zmierzonego rozmieszczenia prętów bez zakładki. Połączenie na zakład podwaja powierzchnię przekroju zbrojenia na stykach, co nie zawsze pozwala na prawidłowy montaż słupa. Należy również zachować symetrię położeniapręty w stosunku do pola przekroju konstrukcji - zwłaszcza jeśli chodzi o przyszłą eksploatację konstrukcji o dużym obciążeniu zginającym. Tak czy inaczej, optymalny procent wzmocnienia kolumny wyniesie 2-3%. W samym przekroju należy wziąć pod uwagę nie tylko podstawę pręta, ale również występy w postaci grzbietów.
Jakie powinno być łączenie prętów zbrojeniowych?
Połączenie i wyloty prętów zbrojeniowych również decydują o niezawodności konstrukcji. Zwrócono już uwagę na ważną rolę nakładania się, która wzrasta wraz z użyciem słupów monolitycznych. Jednocześnie nie należy lekceważyć wpływu takich ściągów na integralność konstrukcji słupa. Faktem jest, że na przykład pręt o średnicy 25 mm (o średnicy) musi być połączony z zakładką na długości co najmniej 140 cm, a jeśli dokowanie odbywa się w biegu, odległość ta jest podwojona. Dlatego zaleca się dążenie do minimalizacji węzłów łączących przy zbrojeniu słupa prętami podłużnymi. Jeżeli dotyczy to dużych rozpiętości, a wykonanie stref przejściowych jest nieuniknione, wówczas spoiny są przenoszone w miejsca, w których zmienia się sam przekrój słupa. Takie konfiguracje można znaleźć w konstrukcjach schodkowych, dwuramiennych i łamanych. Spawanie za pomocą nakładek jest również zalecane jako alternatywa.
Odstępy między prętami
Na początek warto podkreślić znaczenie równowagi pomiędzy masą zbrojoną a pustkami w korpusie słupa. Przesycenie pracujących metalowych prętów osłabia strukturę betonu, czyniąc go bardziej wrażliwym na obciążenia dynamiczne. I odwrotnie, wadasprzęt wzmacniający zwiększa ryzyko uszkodzenia kolumny podczas pracy pod obciążeniami statycznymi. Nawet jeśli podłogi i wzmocniona kolumna działają na siebie w umiarkowanych wskaźnikach ciśnienia, to po pewnym czasie w osłabionych częściach konstrukcji zaczną tworzyć się pęknięcia. Równowagę można zachować, zachowując standardową odległość między prętami zbrojeniowymi wynoszącą 400 mm. Jeśli ta odległość jest niewystarczająca ze względu na minimalne włączenie tłucznia lub kamienia do roztworu, wówczas duże szczeliny rozcieńcza się strukturalnym cienkim zbrojeniem o średnicy 12 mm.
Ograniczenia ochronnej warstwy wzmacniającej
Maksymalna warstwa zbrojenia podłużnego wynosi 50 mm. Grubość ta obejmuje zarówno podstawę pręta, jak i powlekane elementy konstrukcyjne. Możliwość zastosowania prętów o średnicy 40 mm przy zachowaniu technologicznych 10 mm wynika z faktu, że sama warstwa zbrojąca może wymagać dodatkowego wzmocnienia. W szczególności wzmocnienie słupów o przekroju 600x800 mm przewiduje włączenie siatki zgrzewanej, zacisków i wiązań. Pręty wielkoformatowe dodatkowo spięte są więzadłami wzmacniającymi. Ponadto nie należy mylić dodatkowych elementów zbrojenia samego zbrojenia z nakładkami podczas spawania, które pełnią ważne zadanie konstrukcyjne, jakim jest połączenie dwóch lub więcej prętów.
Główne ograniczenie dotyczy grubości warstwy ochronnej, co wynika z proporcjonalnego wzrostu zagrożeńpękanie kolumny w miejscach przechodzenia prętów. Naprężenia odczuwane przez konstrukcję betonową z wtrąceniami obcymi będą zbyt duże i pod wpływem obciążeń dynamicznych będą prowadzić do zniszczenia. Ten czynnik jest częściowo niwelowany przez wspomniane wcześniej siatki i klamry, ale najlepiej jest wstępnie dostosować się do norm dotyczących tworzenia warstwy zbrojącej.
Wymagania dotyczące zbrojenia poprzecznego
W konstrukcjach słupowych, gdzie obliczeniowa siła poprzeczna nie może być zapewniona tylko przez konstrukcję betonową, stosuje się również zbrojenie poprzeczne. Krok podczas układania nie powinien przekraczać 300 mm. Jeśli planowane jest wykonanie zbrojenia ściskanego, wówczas obliczenia zbrojenia kolumny za pomocą przesunięć wykonuje się na podstawie grubości prętów - krok nie powinien przekraczać 15 średnic, ale mieścić się w 500 mm. Jeśli chodzi o interakcje zbrojenia poprzecznego i podłużnego, będzie to zależało od przekroju słupa i jego nasycenia prętami roboczymi. Zasadniczo możliwe są dwie konfiguracje. W jednym krycie jest niedozwolone, ponieważ warstwa podłużnych prętów jest umieszczona bliżej krawędzi, a poprzeczne pręty układane są w pozostawionych szczelinach. W drugim wariancie połączenia wykonuje się, gdy zbrojenie podłużne jest realizowane w kilku rzędach od krawędzi do części środkowej. Zasadniczo poprzeczne cienkie pręty łączy się z prętami konstrukcyjnymi o średnicy nie większej niż 12 mm.
Technologia zbrojenia słupów
Metody zbrojenia różnią się technikami wiązania, podejściami do szalunków i konfiguracjami rozmieszczenia prętów. Jeśli chodzi o dzianie, można to zrobić drutem lubspawany sposób. W pierwszym przypadku zaleca się użycie dziewiarskiego pistoletu budowlanego do kształtek, aw drugim przypadku zgrzewarki inwertorowej do precyzyjnych połączeń. Na tym etapie powstaje rama. Konfiguracja zbrojenia pod słupami może być różna w zależności od charakterystyki konstrukcji. Optymalne jest zastosowanie wersji kombinowanej z zastosowaniem wzmocnienia podłużnego i poprzecznego, w którym zostanie również zrealizowane sąsiednie dzianie dwóch ramek. Konstrukcję szalunkową układa się za pomocą półfabrykatów, w które zanurza się przygotowany szkielet metalowy, a następnie zalewa betonem. Różnice w sposobach wykonania szalunków sprowadzają się do rodzaju użytego materiału - drewna, styropianu czy łączonych materiałów włóknistych. W tym wyborze głównym warunkiem jest możliwość łączenia zbrojenia i deskowania pod względem masy i ogólnych obciążeń technicznych.
Zbrojenie fundamentów słupów
Kolumny budynku są instalowane na fundamencie, tak zwane szkło nośne, które również jest wzmocnione. Jako część podeszwy konstrukcyjnej stosuje się ciężkie gatunki betonu o wysokiej klasie wytrzymałości. Wzmocnienie szkła wykonywane jest za pomocą prętów gorącowalcowanych o profilu okresowym. Przy wzmacnianiu fundamentu pod słup kluczowe znaczenie będzie miało połączenie prętów podeszwy z elementami głównego zbrojenia podłużnego. Dla tego więzadła, w miejscu przejścia od podeszwy do trzonu kolumny, pręty z podkładkami są przyspawane do szkieletu prętów tulejkowych walcowanych na gorąco. Trudność tkwi tylko wprawidłowe przejście z jednego poziomu na drugi, z zachowaniem symetrii konturów wzmacniających.
Cechy zbrojenia spiralnego
Najtrudniejsze z punktu widzenia rozmieszczenia prętów jest zbrojenie słupów o przekroju kołowym. Problem tkwi w komplikacji konfiguracji warstwy zbrojącej, która wymaga dodatkowego podparcia. W takich systemach stosuje się zbrojenie pośrednie za pomocą spiralnych metalowych prętów. Cechy zbrojenia słupów okrągłych wyrażają się w tym, że podłużne pręty są dodatkowo owinięte na obwodzie zwojami drutu napowietrznego. W tym przypadku średnica spirali nie przekracza 20 cm.
Zbrojenie konsol kolumn
Z powodu braku możliwości montażu podpór słupów, budowniczowie często wykorzystują występy wspornikowe jako element wzmocnienia konstrukcyjnego. Zaleca się montaż takich części na stalowej ramie wzmacniającej, która może być umieszczona w górnym stropie lub w dolnym fundamencie. Konsole wzmocnione są metalowymi prętami o małej średnicy, zaciskami oraz zgrzewaną siatką w zależności od parametrów konstrukcyjnych. Największy efekt wzmocnienia kolumn w kompozycji z konsolami można osiągnąć za pomocą jednorodnej wiązki zakładki, głównej ramy bagażnika i podeszwy.
Wniosek
Cechy zastosowania zbrojenia pod słupami są określone przez izolację konstrukcyjną tej części konstrukcji. Oczywiście obie zakładki na górze i na dole zapewniają niezbędne wsparcie,ale nadciśnienie z obciążeniem może bezpośrednio wpływać na strukturę kolumny. Aby zapobiec wewnętrznym procesom niszczenia, stosuje się zbrojenie podłużne i poprzeczne. Jednocześnie wymagania dają projektantom dużą swobodę zarówno w doborze prętów, jak i w konfiguracji ich układania. Podstawowe ograniczenia dotyczą głównie doboru materiałów, wyznaczenia wymiarów oraz sposobu montażu ramy.
