Книга "Малозаглубленный ленточный фундамент" Страница 33

Соединение арматуры без предварительного напряжения

Идеальным армированием фундамента является армирование сплошным безразрывным контуром арматуры. Требование к наличию как минимум двух сплошных контуров армирования (или 1/6 всех контуров, но не менее 2-х) в нижнем ряду арматуры (испытывающим нагрузки на растяжение) балок (фундаментов) внешнего контура монолитной конструкции здания предъявляется в  пункте  7.13.2.2 раздела ACI 318-05 “Структурная целостность”. Такое безразрывное соединение арматуры может быть получено с помощью дуговой сварки или с использованием соединения винтовыми муфтами.

В практическом дачном строительстве выполнить данное требование возможно, лишь приобретя арматуру свариваемого класса  A400C или А500С. Арматура сваривается электродами диаметром 4-5 мм. Нахлест стержней при сварке арматуры класса А500С составляет 10 диаметров свариваемой арматуры [пункт 6.4.4   пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)]. Сварные соединения арматуры выполняются в соответствии с ГОСТ 14098 и ГОСТ 10922.

То есть, чтобы правильно сварить два стержня арматуры диаметром 14 мм, нахлест стрежней нужно задать как 140 мм. Также при  необходимости фиксированной прочности стыка стержней арматуры их можно соединять обжимными гильзами или винтовыми муфтами. При использовании для стыков арматуры муфт на резьбе, несущая способность муфтового соединения должна быть такой же, что и стыкуемых стержней (соответственно при растяжении или сжатии). При использовании муфт на резьбе должна быть обеспечена требуемая затяжка муфт для ликвидации люфта в резьбе.

* Рекомендованные величины по данным компании поставщика металлоизделий ОАО «Инпром» и Ростовского государственного строительного университета (Ростов-на-Дону, 2010).

Обычную арматуру класса А400  А-III (самый распространенный класс арматуры в России) сваривать недопустимо.  Как поступить в этом случае для обеспечения передачи расчетных усилий от одного стержня арматуры, работающего на растяжение, к другому? Для этого существуют специальные способы соединения арматуры без сварки: с помощью стандартных крюков или лапок (видов сгиба концов стержней арматуры). Об этих и других способах соединения арматуры без сварки мы и поговорим ниже.

Стоп-халтура! При использовании обычной несвариваемой арматуры без обозначения литерой марки арматуры «С» (А400С) сваривать арматуру недопустимо. Обычная несвариваемая арматура А400 сильно теряет в прочности при нагревании. Нормы американского института бетона ACI 318-05 (Пункт 7.5.4)  запрещают сваривать перекрестия любой арматуры, так как возможны разрывы стержней под нагрузкой. Отечественные ведомственные строительные нормы ВСН 37-96 разрешают дуговую электросварку перекрестий арматуры, только начиная с номинального диаметра 25 мм.

Соединение арматуры без сварки 
Нахлест стержней арматуры должен быть осуществлен на длину, обеспечивающую передачу расчетных усилий от одного стыкуемого стержня к другому.  Стыки (соединения) рабочей арматуры соединяемых в рабочем направлении без сварки внахлест должны иметь длину перепуска (нахлеста) не менее величины, требуемой СНиП 52-01-2003, о чем мы и поговорим ниже.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СП 52-101-2003 [пункт 5.37] определяет следующие возможные варианты соединений стержней арматуры периодического профиля внахлестку без сварки рабочих стержней:

• с прямыми концами стержней периодического профиля;
• с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;
• с загибами на концах (крюки, лапки, петли);

Такие виды соединения арматуры можно использовать для арматуры номинальным диаметром до 40 мм. Для гладкой арматуры, работающей на растяжение, (применение которой для основного армирования фундаментов не рекомендовано) возможные варианты это крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства.

Соединение арматуры нахлестом (прямая анкеровка)

Соединение арматуры нахлестом – самый распространенный вариант в дачном строительстве  из-за своей очевидной простоты исполнения. Однако есть целый ряд требований, которые необходимо выполнить, чтобы обеспечить правильную работу соединяемой арматуры. Соединение арматуры нахлестом допустимо по разным данным для арматуры диаметром до 36 мм [пункт 12.14.21.1 ACI 318-05] или 40 мм [пункт 8.3.27 СП 52-101-2003]. Это ограничение связано с отсутствием экспериментальных данных по соединениям нахлестом для арматуры больших диаметров. Соединение арматуры не должно размещаться в местах концентрированного приложения нагрузки и местах наибольшего напряжения. Соединение арматуры нахлестом может производиться со связкой стержней вязальной проволокой или без нее.  C точки зрения экономии (перерасход арматуры на нахлесты до 27%), и безопасности здания (ограничение объема бетона в месте стыков), арматуру диаметром свыше 25 мм рекомендуется соединять механическим способом (винтовые муфты или опрессованые соединения).
В случае свободного соединения с нахлестом расстояние между стыкуемыми нахлестом стержнями арматуры по вертикали и горизонтали должно быть не менее 25 мм или 1 диаметр арматуры, если диаметр арматуры больше 25 мм  для обеспечения свободного проникновения бетона. Максимальное расстояние по ширине ленты фундамента между стыкуемыми свободным нахлестом стержнями должно быть не более 8 диаметров стержней арматуры [пункт R611.7.1.4 IBC 2003].
Если стержни соединяются со связью проволокой, расстояние между ними обусловлено лишь высотой выступов периодического профиля и может приниматься равным нулю.
В то же время, максимальное расстояние между стыкуемыми стержнями арматуры не должно превышать 4-х диаметров стержней арматуры [раздел 6.1 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)].  Расстояние между соседними парами стыков стержней арматуры  внахлестку (по ширине железобетонного элемента) должно быть не менее 2-х диаметров стержней арматуры, но не менее 30 мм.

Схема №23. Соединение стрежней арматуры внахлест без сварки

Соседние соединения арматуры по длине должны быть разнесены в разбежку так, чтобы в одном сечении одновременно соединялось не более 50% арматуры. В качестве одного расчетного сечения элемента, рассматриваемого для определения относительного количества стыкуемой арматуры в одном сечении, принимают участок вдоль стыкуемой арматуры длиной 130% длины нахлеста стержней. Считается, что стыки арматуры расположены в одном расчетном сечении, если центры этих стыков находятся в пределах этого участка [раздел 6.1 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва 2009)]. По нормам ACI 318-05 минимальное расстояние между стыками арматуры по длине составляет 61 см.

В нормативах ACI 318-05 рекомендуется делать свободные (не связанные) соединения стержней арматуры  в предварительно не напряженных конструкциях. Это объясняется тем, что при свободном соединении бетон охватывает все стороны каждого арматурного стержня и фиксирует стержень арматуры надежнее, чем при обхвате неполной окружности стержня при связке его проволокой с соседним стержнем.  Длина нахлеста стержней арматуры  в любом случае должна быть не менее не менее 20 диаметров стыкуемой арматуры и при этом и не менее 25 см [пункт 5.38 Пособия к СП 52-101-2003]Не более половины всех стержней в одном расчетном сечении элемента фундаментной ленты могут иметь соединения. Стыкование отдельных стержней арматуры и сварных сеток без разбежки допускается при использовании арматуры для конструктивного (нерабочего) армирования.

Длина нахлеста стержней арматуры при соединении (анкеровке) определяется из условий, по которым  усилие, действующее в арматуре, должно быть воспринято силами сцепления арматуры с бетоном, действующими по длине анкеровки, и силами сопротивления соединения стержней арматуры.