Способы натяжения арматуры. Контроль натяжения

Способы натяжения арматуры. Контроль натяжения 

Для предварительного напряжения железобетонных элементов  необходимо провести натяжение арматуры и передачи ее реактивного давления на бетон с целью его обжатия.

Различают два метода данного процесса. Натяжка  на упоры - высокопрочная арматура до бетонирования натягивается и затем  фиксируется в таком состоянии  на жестком стенде. После укладки  в форму бетона и набора им необходимой  прочности арматура освобождается  от натяжных приспособлений. Конструкция, стремясь укоротиться, обжимает бетон, а сама остается растянутой. Натяжение  арматуры на бетон - конструкция размещается  в каналах или пазах заранее  изготовленного бетонного или железобетонного  слабоармированного элемента. После достижения бетоном необходимой прочности с помощью приспособлений, опирающихся на готовый элемент, она натягивается, фиксируется посредством анкеров в натянутом состоянии и обжимает бетон. Впоследствии каналы инъецируют цементным раствором под давлением, а пазы заполняют бетоном.

Натяжка на упоры более целесообразно  для заводских условий изготовления железобетонных конструкций и изделий. Первый метод, описанный выше более  трудоемок, его практикуют в тех  случаях, когда затруднено или не может быть осуществлено натяжение  на упор, например при строительстве  уникальных конструкций больших  размеров или изготовлении монолитных конструкций. Для натяжения арматуры используют несколько способов: механический, электромермический, электротермомеханический, физико-химический (самонапряжение). Первый способ заключается в растяжении арматуры с помощью гидравлических или механических домкратов, рычагов, гаечных ключей, грузов и т. п. К нему относится предложенный проф. В. В. Михайловым способ непрерывной навивки конструкции. По этому способу натянутую проволоку навивают на штыри поворотного стола. В настоящее время разработаны навивочные машины, с помощью которых натянутую проволоку наматывают на штыри неподвижного стенда. Способ непрерывного армирования дает возможность создавать предварительно напряженные конструкции с одно- и двухосным обжатием для зданий промышленного и гражданского строительства. Непрерывное армирование используют также при натяжении арматуры резервуаров, силосных хранилищ и т. д.

Электротермическим  способом изготовляют около 80% всех предварительно напряженных конструкций. Стержни арматуры нагревают до температуры 300...350°С с помощью электротока и в нагретом состоянии устанавливают в упоры формы. При остывании стержни, стремясь сократиться, натягиваются, что используется для обжатия бетона. Этот способ отличается простотой, малой трудоемкостью и сравнительно низкой стоимостью. Однако точность натяжения этим способом ниже, чем при других способах. Электротермомеханический способ является комбинированным, он применяется при непрерывном армировании. Высокопрочную проволоку, нагретую электротоком до 300...350°С, навивают на упоры формы или стенда намоточной машиной. При этом необходимая мощность механических приспособлений для намотки значительно снижается. После остывания проволока дополнительно получает предварительное напряжение.

При физико-химическом способе используется свойство бетонов, изготовленных с применением  расширяющихся цементов. При расширении бетона в процессе твердения арматура также удлиняется, отчего в ней  создается предварительное напряжение. Принцип самонапряжения конструкций является весьма перспективным, так как дает возможность обойтись без сложных приспособлений для натяжения арматуры.

КОНТРОЛЬ  НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ 

Контроль  натяжения арматуры — важная технологическая  операция. Отклонения, допущенные при  изготовлении предварительно-напряженных  конструкций, 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 отпуском натяжения).

Опыт  применения разных способов предварительного напряжения показал, что отклонения от проектных значений напряжения могут  происходить по следующим причинам:

- при  использовании в гидродомкрате манометра невысокого класса точности;

- из-за  отклонения в направлении действия  усилия в гидродомкрате и арматуре при отгибах арматуры;

- в результате  отклонения длины арматурных  заготовок или расстояний между  упорами при электротермическом  натяжении арматуры;

- из-за  недоучета деформации упоров  стенда или формы и проскальзывания  концов арматурных элементов  в зажимах.

Допустимые  колебания в натяжении  арматуры должны находиться в пределах ±10% от проектного значения.

В соответствии с применяемыми в настоящее время  способами натяжения арматуры могут  быть два варианта контроля:

1) усилие  измеряется в процессе самого  натяжения и результаты немедленно используются для регулирования процесса натяжения до фиксации полученного удлинения;

2) усилие  измеряется после завершения  процесса натяжения и фиксации  полученного удлинения и результаты  не могут быть использованы  для немедленного регулирования  усилия, а служат основой для  суждения о ходе технологического  процесса и необходимости корректировки  при последующем изготовлении  конструкций.

Усилие  предварительного натяжения арматуры измеряют несколькими методами. Наиболее распространены контроль с помощью динамометра, манометра, измерение удлинения, поперечная оттяжка и частотный (табл.1).

Контроль  силы натяжения арматуры по измерению удлинения является одним из наиболее простых методов. Этот способ контроля основан на зависимости между напряжением и удлинением стали, которая при напряжениях ниже предела упругости любого класса стали всегда линейна, и описывается законом Гука 
 

Предел  упругости горячекатаных сталей близок к пределу текучести, а  контролируемое напряжение ниже предела  текучести, поэтому представленную линейную зависимость для контролируемого  напряжения можно использовать.

Для холоднотянутых сталей характерно различие в очертании  диаграмм растяжения, поэтому при  равных удлинениях отдельных стержней возникающие напряжения неодинаковы. При определении напряжения арматуры из горячекатаных сталей по ее удлинению  достоверность результата зависит  от точности измерения удлинения  и от соответствия принятого для  расчета значения модуля упругости  истинному его значению. Полная деформация холоднотянутой стали при заданном напряжении зависит не только от модуля упругости, но и от пластической составляющей деформации. Поэтому для получения зависимости между удлинением и напряжением следует пользоваться диаграммой растяжения, полученной испытанием напрягаемой партии стали. Удлинение арматуры в процессе ее натяжения замеряют с помощью специальной шкалы с метрическими делениями. Этот метод можно использовать при многих способах натяжения арматуры, но чаще всего его применяют при механическом натяжении арматуры домкратами.

Контроль  силы натяжения по измерению стрелы прогиба несложен, но весьма трудоемок  из-за необходимости натяжения пучка  проволоки. Для измерения стрелы прогиба используют накладные динамометры  ПРД-6, ДП-6, ДП-500, ПРД-У, ПИН, ДН и ЭМИН.

Общее усилие натяжения N рассчитывают исходя из числа одновременно натягиваемых проволок или стержней п, площади их сечения f и заданного напряжения арматуры : 
 

Усилие, которое развивается в процессе работы натяжной машины, можно измерять механическими динамометрами сжатия и растяжения, а также гидравлическими  силоизмерителями,

Пружинный динамометр ПРД (без собственной  базы) предназначен для измерения  натяжения стержневой и прядевой арматуры диаметром 7... 28 мм, длиной до 24 м. Принцип работы прибора основан на оттягивании середины стержня между упорами тарированной пружиной, деформации которой измеряются индикатором.

Использование высокоточных динамометров позволяет  определять натяжение арматуры с  погрешностью не более 3 %. Метод основан  на снятии показаний деформации динамометра, связанного с силой натяжения  арматуры. Измерение силы натяжения  по показаниям манометра используют при одиночном и групповом  натяжении всех видов арматуры: стержневой, проволочной, прядевой и канатной.

Контроль  натяжения по резонансу колебаний  осуществляется прибором, который называется резонансным индикатором напряжения. Метод измерения основан на явлении  резонанса колебаний, возникающего при совпадении частоты колебаний  напряженного стержня с частотой свободных колебаний одного из элементов  прибора. Прибор состоит из комплекта  тарированных упругих пластинок-лепестков, отличающихся друг от друга величиной  массы (груза), сосредоточенной на их свободном конце. Лепестки консольно защемлены в основании, состоящем из двух скоб, которые служат также для закрепления прибора на арматуре посредством установочного винта. Лепестки изготовляются из упругого немагнитного грузы создаются напайкой олова с последующим спиливанием лишнего при тарировании. Легким ударом натянутой арматуре сообщаются поперечные колебания, резонанс того или иного лепестка указывает на величину напряжения. Прибор можно применять для измерений натяжения арматуры близких диаметров и постоянной длины.

Контроль  натяжения по измерению сопротивления  проволочных тензодатчиков. Электротензометрическое измерение натяжения арматуры основано на применении проволочных датчиков омического сопротивления (из константановой проволоки), наклеенных на упругий элемент. При воздействии усилия растяжения происходит изменение активного сопротивления датчиков, и равновесие в электрической цепи нарушается.

Метод измерения собственных частотных  поперечных колебаний напряженной арматуры прибором ИПН-7 основан на преобразовании механических колебаний в электрические. Использующиеся приборы могут автоматически определять длину заготовки и просчитывать удлинение арматуры.