для чего нужна анкеровка арматуры
Анкеровка арматуры в бетоне: таблица, длина, расчет, способы (внахлест, прямая, с отгибом, клеевая, сварка)
Анкеровка арматуры в бетоне (таблица, основные стандарты и нормативы будут указаны ниже) представляет собой запуск металлических стержней за сечение на длину отрезка передачи усилий с прутков на железобетон. То есть, это закрепление концов армировочных прутьев в толще бетона.
Анкеровка является очень важным процессом, от правильности которого зависят качество, прочность, способность выдерживать различные нагрузки железобетонного монолита. Арматура призвана усиливать бетонную конструкцию, воспринимать и брать на себя нагрузки, делать монолит долговечным, надежным и цельным. Элементы арматуры бывают жесткими и гибкими, обычно выполняются из стали или композитных материалов.
Размер и тип крепления во многом определяется характеристиками и условиями эксплуатации определенных участков, где нагрузка передается с металлических прутьев на материал. Способов выполнения анкеровки существует несколько, предварительно важно правильно провести расчеты, определив такие ключевые параметры, как метод закрепления, длина анкеровки арматуры и т.д.
Разновидности анкеруемой арматуры
Классификация арматуры довольно обширна, металлические стержни выбирают по нескольким параметрам, расчет учитывает максимум нюансов. По условиям работы арматура бывает напрягаемой и ненапрягаемой. По расположению в ЖБ конструкции может быть поперечной и продольной.
Поперечная арматура не позволяет появляться наклонным трещинам, препятствует скалывающим напряжениям, которые появляются возле бетонных опор. Продольная арматура не дает распространяться вертикальным трещинам в определенных продольных зонах, где сосредоточены в бетоне растягивающие напряжения.
Для создания качественного арматурного каркаса используются только специальные профильные прутки. Чем более прочным будет бетон и подходящей по условиям эксплуатации арматура, тем надежнее и прочнее получится железобетонная конструкция.
Базовая длина анкеровки
Прямая анкеровка и с лапками применяется лишь с арматурой периодического профиля. Гладкие растянутые прутья крепят петлями, крюками, приваренными поперечными элементами, анкерными устройствами. Крюки, петли и лапки мастера не советуют использовать для сжатой арматуры (кроме гладкой, которая иногда подвергается растяжению).
Рассчитывая длину анкеровки арматуры, учитывают класс стали, профиль, сечение, прочность бетона, напряженное состояние монолита в зоне анкеровки, способ анкеровки и конструктивные особенности.
Длина анкеровки может быть уменьшена в соответствии с диаметром и числом поперечной арматуры, а также величиной поперечного обжатия бетона там, где осуществляется анкеровка.
Способы анкеровки
Методов выполнения анкеровки существует несколько. Могут использоваться клеевое и сварочное соединение, прямая анкеровка и с отгибом, разные лапки, крюки, петли и т.д. Длина анкеровки рассчитывается на этапе проектирования и соблюдается точно. Арматура должна быть со всех сторон защищена достаточным слоем бетонного монолита.
Прямая
Данный тип анкеровки используется при условии позволения геометрии конструкции и в защитном слое бетона. Подходит исключительно для периодического профиля. Несущая способность бетона может быть увеличена благодаря наличию дополнительного обжатия камня от внешних силовых факторов там, где выполнена анкеровка. Таким образом эффективность сцепления повышается.
При использовании прямой анкеровки продольное усилие старается надколоть монолит в защитном слое бетона из-за работы касательных напряжений. Длина анкеровки зависит от множества факторов, но в защитном слое сцепление не стоит делать без поперечной арматуры или дополнительных мероприятий, которые исключат скалывание слоя защиты бетонной конструкции и воспримут касательные напряжения.
Зона скола слоя защиты может быть увеличена путем установки по верху продольной перпендикулярной арматуры. Диаметр/шаг хомутов в месте прямой анкеровки в слое защиты определяются в соответствии с типом диаметра и хомута арматуры продольной.
Если речь идет об элементах из мелкозернистого бетона А, расчетную длину анкеровки увеличивают на: 5 ds для сжатого бетона и 10 ds для растянутого. Длина прямой анкеровки иногда может быть уменьшена в соответствии с параметрами поперечной арматуры и величиной поперечного обжатия бетона, но максимум на 30%. Фактическая длина анкеровки берется минимум 15 ds и 200 миллиметров.
Отгибом
Гибка арматурных прутьев осуществляется в условиях завода либо на объекте (вручную, гибочным роликом сменного типа или гибочным станком). Гнут без нагрева. Анкеровку растянутых прутьев выполняют крюком (отгиб на 45-135 градусов) либо петлей (отгиб на 180 градусов). Крюки можно размещать вертикально или горизонтально.
Выполняя анкеровку с отгибом на угол 90 градусов, нужно сделать так, чтобы длина прямого участка кончика была минимум 12 ds, при 180 градусов – минимум 70 миллиметров и 4ds. Прямые участки захода прутка от грани начала перехода усилия с металла на бетон до места начала отгиба равны минимум 3 ds. Если же прямой участок равен менее 10 ds, анкеровка в расчете сечения оправки не учитывается.
Длину расчетную при отгибе определяют стандартным методом, используя значение базовой длины анкеровки. Можно уменьшать значение, но максимум на 30%. При этом, общая длина анкеровки ни в каких расчетах не может быть меньше расчетной.
Отгибая конец поперечной арматуры под углом 135 градусов, оставляют прямой участок минимум 75 миллиметров и 6 dsw, для отгиба на 90 градусов – минимум 8 dsw. Поперечная арматура требует надежного отгиба крюка на 135 миллиметров. Диаметр отгиба зависит от минимального диаметра оправки и продольного прутка. Отгиб хомута размещают в сжатой зоне бетонной конструкции (сечения элемента).
Минимальный диаметр оправки для отгиба (крюка) прутка поперечного для периодического профиля составляет минимум 3 ds, для арматуры гладкой – минимум 2.5 ds.
Минимальный диаметр загиба крюков и петлей в свету: 6 ds при ds меньше 16 миллиметров и 8 ds при ds больше 16 миллиметров.
Минимальный диаметр оправки (когда армируется продольная рабочая арматура) для прутков периодического профиля (при отсутствии прямого участка анкеровки) назначается от 6-7 ds при ds меньше 20 миллиметров и 9 ds при ds больше 20 миллиметров.
Клеевой
Данный метод предполагает некоторые особенности, которые нужно изучить до начала работ.
Следует помнить, что стержни с нанесенным на них клеем нужно защитить от солнца и влаги, транспортировать в защитной упаковке. Если пленка клея повреждается, ее восстанавливают нанесением еще одного слоя мягкого клея (при температуре около 100 градусов или после взаимодействия с ацетоном).
Сварные соединения
Контактной (стыковой или точечной) сваркой соединяются арматура периодического профиля или гладкая горячекатаного типа, закладные детали, арматурная проволока. Иногда используют ручную или дуговую сварку, но только в работе с арматурой класса А500.
Способы и типы сварки прутьев и деталей выбирают, исходя из особенностей эксплуатации конструкции, технологических возможностей, параметров свариваемости стали. Если выполняются крестообразные соединения с применением контактно-точечной сварки, следят за должным обеспечением восприятия сетками напряжения (не должно быть меньше расчетного сопротивления). Обычно такие соединения используют с целью обеспечения нужного расположения прутков друг к другу при транспортировке и укладке в бетонную конструкцию.
В условиях завода создают арматурные каркасы, сетки стыковой или контактно-точечной сваркой. Когда делают закладные детали, используют сварку под флюсом, применяемую для тавровых соединений. А вот нахлесточные можно делать контактно-рельефной сваркой.
Соединение внахлест
Стыки ненапрягаемой арматуры можно стыковать внахлест при вязке/стыковке сеток и каркасов, но диаметр не должен быть больше 36 миллиметров. Стыки делают в растянутых зонах элементов изгиба, в местах полного использования стали.
Важно, чтобы стыки элементов растянутой/сжатой арматуры, сеток имели в рабочем направлении перехлест минимум параметр Lan. Стыки вязаных и сварных конструкций располагаются вразбежку. Без разбежки можно стыковать при выполнении конструктивного армирования и там, где арматура используется максимум на 50%.
Из гладкой стали А1 стыки внахлест арматуры в бетоне делают так, чтобы в месте стыкуемых сеток по всей длине нахлеста находилось минимум 2 поперечных прутка. Так можно стыковать внахлест каркасы, где арматура находится в одностороннем порядке.
Места стыков сеток в нерабочем расположении делают внахлест между рабочими крайними прутками. В процессе вязки перехлест изделий должен находиться в местах минимальных крутящих/изгибающих моментов. Если так сделать не получается, значение нахлеста устанавливают равным минимум 90 диаметрам арматуры. Часто крестообразный перехлест усиливают специальными хомутами, вязальной проволокой.
Длина перехлеста зависит от сечения прутков. Обычно в работе используют рифленые стержни А3, поэтому длину нахлеста арматуры в бетоне можно рассчитать.
Ниже указаны показатели для анкеровки разной арматуры:
Изучив все правила и нормативы, сделать анкеровку арматуры в бетоне можно самостоятельно. Главное – соблюдать технологию и верно выполнить предварительные расчеты.
Анкеровка арматуры (базовая, прямая и с отгибом).
Базовая длина анкеровки.
Базовая длина анкеровки арматуры в бетоне определяется по СП 52-101-2003 п. 8.3.21 или СП 63.13330.2012 п. 10.3.24 и СП 52-102-2004 п. 5.3.2.
Анкеровка прямого арматурного стержня в бетоне происходит за счет сцепления профиля. Базовую длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяют по формуле:
,
,
— для ненапрягаемой арматуры:
— для напрягаемой арматуры:
Откуда можно вывести: 
, где ds – диаметр арматуры.
h 1 – для ненапрягаемой арматуры
Для гладкой арматуры (АI, А240)
Для холоднодеформируемой арматуры периодического профиля (В500С, А500Схд)
Для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (А400С, А500С, А600С)
Термомеханически упрочненная А500СП (СТО 36554501-005-2006) с эффективным профилем (серповидный четырехсторонний)
h 1 – для напрягаемой арматуры
Для холоднодеформированной арматуры периодического профиля класса Вр1500 диаметром 3 мм и арматурных канатов класса К1500 диаметром 6 мм;
Для холоднодеформированной арматуры класса Вр диаметром 4 мм и более
Для арматурных канатов клсса К диаметром 9 мм и более
Для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (А400С, А500С, А600С)
Прямая анкеровка.
Прямая анкеровка арматуры устраивается в местах, где геометрия конструкции позволяет это сделать, и иногда может располагаться в защитном слое бетона. Прямая анкеровка допускается только для арматуры периодического профиля.
Наличие дополнительного обжатия бетона от внешних силовых факторов в зоне анкеровки увеличивает несущую способность самого бетона, тем самым увеличивается эффективность анкеровки (сцепления).
При прямой анкеровке в защитном слое бетона продольное усилие пытается сколоть защитный слой касательными напряжениями.
Рис. 1. Возможность скалывания защитного слоя бетона при анкеровке.
Наши нормы не оговаривают длину анкеровки в зависимости от расположения стержня в конструкции, поэтому анкеровку в защитном слое бетона не рекомендуется выполнять без наличия поперечной арматуры или каких-то других дополнительных мероприятий (увеличенная длина анкеровки, установка верхней перпендикулярной продольной или поперечной арматуры, увеличение защитного слоя, устройство отгиба и т.д.), с помощью которых будут восприниматься касательные напряжения и исключено скалывание защитного слоя бетона.
Установка по верху перпендикулярной продольной арматуры в зоне анкеровки увеличивает зону скола защитного слоя бетона, но при этом ее применение по сравнению с установкой поперечной арматуры менее эффективно.
Шаг и диаметр хомутов в зоне прямой анкеровки в защитном слое бетона определяется в зависимости от типа хомута и диаметра продольной арматуры.
Расчетная длина прямой анкеровки арматуры в бетоне определяется
(СП 52-101-2003 п. 8.3.22 или СП 63.13330.2012 п. 10.3.25):
Для элементов из мелкозернистого бетона группы А требуемая расчетная величина длины анкеровки должна быть увеличена на 10 ds для растянутого бетона и на 5 ds – для сжатого.
Допускается уменьшать длину прямой анкеровки стержней ненапрягаемой арматуры в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры в зоне анкеровки, вида дополнительных анкерующих устройств (приварка поперечной арматуры) и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), но не более чем на 30%.
Расчетная длина прямой анкеровки растянутой (не напрягаемой) арматуры при k=1 класса А400:
Класс бетона на сжатие
Длина анкеровки (мм) в зависимости от диаметра арматуры
Расчетная длина прямой анкеровки растянутой (не напрягаемой) арматуры при k=1 класса А500:
Класс бетона на сжатие
Длина анкеровки (мм) в зависимости от диаметра арматуры
Расчетная длина прямой анкеровки растянутой (не напрягаемой) арматуры при k=1 класса А500СП с эффективным профилем:
Класс бетона на сжатие
Длина анкеровки (мм) в зависимости от диаметра арматуры
Примечание: отношение в таблицах Lан/ds для не напрягаемой арматуры диметром больше 32 мм нужно разделить на коэффициент 0,9.
Анкеровка отгибом.
Гибку арматурных изделий могут производить как в заводских условиях, так и на строительной площадке, с помощью гибочного станка со сменным гибочным роликом или вручную.
Рабочие арматурные стержни лучше гнуть без применения нагрева, так как на строительной площадке может оказаться не горячекатаная, а термомеханически упрочненная арматура. Тем более на строительной площадке никто не будет контролировать температуру нагрева стержня. Выше определенной температуры нагрева, любая арматура может снизить прочностные свойства. Конструктивную арматуру допускается гнуть в нагретом состоянии.
Размещение отгиба в конструкции имеет важную роль. Крюки могут располагаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
При анкеровке рабочей арматуры с отгибом, продольное растягивающее усилие в арматуре пытается разогнуть загнутый конец и смять бетон по радиусу загиба. В зоне возможного разгиба дополнительно устанавливают поперечную арматуру.
Прямой участок захода стержня от грани начала передачи усилия с арматуры на бетон до начала отгиба должен быть не менее 3 ds, при этом, если прямой участок меньше 10 ds, то его анкеровку на прямом участке в расчете диаметра оправки лучше не учитывать. Так же необходимо исключить возможный выкол бетона в зоне анкеровки отгибом.
Расчетная длина анкеровки при отгибе определяется, как для прямой анкеровки, относительно базовой длины анкеровки. Допускается уменьшать длину анкеровки отгибом, так же как и для прямой анкеровки, но не более чем на 30%. Общая длина анкеровки отгибом не должна быть меньше расчетной длины анкеровки и при этом концы отгиба не должны быть меньше требуемых значений.
Минимальный диаметр оправки для крюка (отгиба) поперечного стержня для арматуры периодического профиля должен быть не менее 3ds (нормативно это не оговаривается), а для гладкой не менее 2,5ds. В зарубежных нормах фигурирует значение оправки 4ds ( ACI ).
Минимальный диаметр оправки для арматуры принимают в зависимости от диаметра стержня ds не менее (СП 52-101-2003 п. 8.3.30 или СП 63.13330.2012 п. 10.3.33).
— для гладких стержней: 2,5ds при ds 4ds при d s ≥ 20 мм ;
Минимальные диаметры оправки при анкеровке рабочей продольной арматуры для стержней периодического профиля (без прямого участка анкеровки) не рекомендуется назначать меньше 6…7ds при ds 20 мм, а при ds ≥ 20 мм не менее 9ds. Выбор метода определения диаметра отгиба арматуры при анкеровке ложится на плечи проектировщика. В случае, когда расчетный диаметр отгиба при анкеровке расчетной продольной арматуры геометрически невозможно разместить в сечении конструкции, то можно увеличить количество и/или диаметр арматуры или изменить вид анкеровки или даже изменить сопряжение, устроить вут.
Роль анкеровки арматуры в бетоне
Анкеровка арматуры в бетонной смеси представляет собой укрепление края армирующих элементов методом запуска за сечение на длину, равную зоне передачи усилий изделий из металла на бетон.
Способы анкеровки
Закрепить арматуру в железобетоне можно несколькими способами. Выделяют следующие виды закрепления:
Только для армирующих изделий с периодическим профилем предусмотрено закрепление прямых составляющих. Повышая прочность бетона, реально значительно увеличить сцепление бетонирующей смеси с анкеровкой. На качество закрепления также повлияет наличие или отсутствие поперечного сжатия. Согласно технологии использование специальных крюков разрешено исключительно для арматуры с гладкой поверхностью. Лапки применяют для армирующих элементов с периодическим профилем.
В случаях, когда для анкеровки выбирают строительные петли, важно соблюдать равенство величины растягивания обоих концов. Пренебрежение этим правилом приведет к значительному снижению сцепления элементов. Если нужна повышенная прочность конструкции, которую не могут обеспечить приведенные выше способы, применяют приспособления для отдельных арматурных стержней и усиливают закрепление методом приваривания поперечных элементов. Для этого берут прутья 6 мм в сечении, используют 2-4 поперечных элемента.
Длина и особенности ее расчета
Чтобы правильно рассчитать длину заделки арматуры, к учету берут множество показателей. Важно выдерживать необходимую величину, которая будет заложена в железобетон. Расчеты производят с максимальной точностью. Для определения длины анкеровки проектировщики используют графики, составленные на основании напряжения в прутьях и класса армирующих элементов.
Работу с графиками сможет осуществить любой специалист в области строительства. Рекомендованную длину арматурного стержня определяют следующим способом:
Той же методикой пользуются для работы с другими графиками. Если невозможно выдержать рекомендованную длину закрепления, необходимо оснастить края арматуры специальными элементами. Такие приспособления выполняют роль анкеров. Изготавливают крепежи в виде пластинок, крюков и уголков.
Показатели для расчета
Для максимально точного расчета длины анкеровки армирующих элементов во внимание принимают следующие данные:
Быстро произвести расчет величины позволяет таблица. В ее состав могу входить разные показатели. Подобные таблицы входят в состав программ для расчета анкеровки на ПК. Использование таких методик приемлемо для непрофессионального строительства. В профессиональной сфере так проводят предварительные расчеты. Окончательный показатель рассчитывают по формулам.
Для проведения расчетов с использованием формул необходимо иметь инженерное образование и опыт в сфере строительства. Начинающие строители могут:
Учитывая тот факт, что от качественной анкеровки зависит окончательный результат строительства и прочность конструкции, рекомендовано заказывать расчеты в специализированных фирмах. Лучше оплатить работу специалистов, чем впустую потратить дорогие строительные материалы.