Что такое пространственные каркасы

07.05.2023

Это металлоконструкция, у которой есть продольные и поперечные стержни, при этом они установлены в разных плоскостях. Ее функция усиливать объемные части бетона. Пространственное расположение стержней увеличивает плотность армирования (общую площадь сечений арматуры) в разрезе железобетонного элемента. Таким образом арматура равномерно занимает место в объемных частях бетона. Почему это нужно? При изгибающий или растягивающих нагрузках весь ж/бетонный элемент испытывает напряжения и в каждой части его объема нужна упругая арматура, которая будет отрабатывать эти напряжения. Поэтому объемные бетонные элементы усиливают пространственным каркасом, рабочие стержни которого равномерно распространяются по всему объему.

Пространственный каркас устанавливают для армирования:

• балок, ригелей, монолитных поясов;
• ленточного, свайного, плитного фундамента;
• опор, колонн;
• монолитных плит перекрытия;
• подпорных стен;
• трехмерных бетонных частей ГТС, мостов;
• перемычек,

Упругость металла дополняет прочность бетона и их соединение увеличивает нагрузочную способность ж/бетонных конструкций, не допускает их разрушения.

Сварная единая структура каркаса усиливает сцепление поверхностей бетона стержней. Они не скользят, потому фиксированы сварными соединениями. Более сильное сцепление добавляет прочность ж/бетону.

Структура пространственного каркаса

Его геометрические параметры, класс арматуры, ее сечение зависят от:

• нужного количества продольных стержней и интервала между ними;
• расчетов нагрузок, их характера;
• влияния среды;
• формы железобетонного элемента, его предназначения.

Принцип монтажа: продольную арматуру, которая будет выдерживать рабочие нагрузки, устанавливают перпендикулярно векторам этих нагрузок. Ее устанавливают рядами в несколько уровней. Расстояние между арматурой оставляют таким, чтобы:

• бетон вокруг нее эффективно работал;
• напряжения от нагрузок равномерно распределялись;
• она ограничивала раскрытие трещин.

Чтобы рабочие стержни оставались в проектном положении и отрабатывали рабочую нагрузку, их фиксируют вспомогательными связями. Обычно это хомуты из гладкой стали. Хомуты обхватывают вокруг продольные стержни, а места их пересечения сваривают. Они работают как поперечные связи, соединяют всю арматуру в единую пространственную конструкцию. Хомуты монтируют прямоугольными, треугольными или квадратными.

Расчет количества рабочей арматуры

Сколько будет продольной рабочей арматуры в ж/бетонном элементе, ее сечение и количество уровней покажет проектная плотность армирования. 

Для примера рассчитаем армирование ж/бетонной фундаментной балки, у которой высота 750 мм, ширина 400 мм. Рекомендации по СНиПу 52-101-03 для элемента высотой до 15 см устанавливать продольные стержни с дистанцией не более 200 мм. Если высота элемента больше 15 см, шаг продольных стержней не больше 400 мм. 

СП 52-101-03 п. 8/3/4 информирует, что общая площадь сечений стержней равняется 0,1 % применительно к площади разреза ж/бетонного элемента, если отношение длина/высота элемента до 5 метров.

1. Площадь разреза фундамента: 400*750=300 000 мм кв.
2. 0,1 % * 300 000 = 300 мм кв.

Общая площадь рабочего армирования 300 мм кв. 

В ГОСТе Р 52544–06 п. 4 по сортаменту находим площадь сечения стержней близкую по значению и округляем ее в большую сторону. Выходит 4 прутка диаметром по 10 мм.

Если каркас монтируют для фундамента с отношением его длины к высоте 25 метров и более, то его процент в сечении фундамента принимают 0,25 %.

У каркаса для центрально-сжатой балки (над подвалом, первым этажом) процент армирования 0,2 %. 

Поперечные хомуты в каркасе

В ж/бетонных элементах, где поперечные нагрузки нельзя принять одним бетоном, монтируют хомуты, которые остановят наклонные трещины. Расстояние между хомутами не больше 0,5 высоты ж/бетонного элемента, до 300 мм (СНиП 52.01.03).

Если в ж/бетонных элементах нет больших поперечных нагрузок, то хомуты устанавливают на расстоянии до 500 мм. 

Диаметр стальных хомутов принимают по правилам сварки относительно диаметра рабочих стержней.

Способ соединение арматуры

При монтаже пространственной конструкции нужно будет соединять стержни в разных позициях. По ГОСТу 14098-2014 есть 4 позиционных сварных соединений: крестообразное, нахлестом, тавровое, стыковое.

Крестообразное соединение делают в местах пересечения рабочей и вспомогательной арматуры или хомутов. Такие пересечения сваривают контактной точечной, электродуговой сваркой.

Нахлесточное соединение применяют, когда сваривают внахлест концы прутков. Сварка контактная, электродуговая механизированная по 2-м рельефам или ручная. 

Стыковое соединение сваривают контактной стыковой, ванной одноэлектродной или механизированной с флюсом, электродуговой механизированной порошковой проволокой или электродуговая ручная на стальной накладке.

Тавровое соединение сваривают электродуговой механизированной с флюсом или ручной.

Виды сварных пространственных каркасов.

Их сваривают на заводах по разработанной технологии или монтируют на строительной площадке. Геометрическая форма металлоконструкции зависит от формы железобетонной части, которую нужно усилить. Компания “Интерстрой” производит сварные пространственные каркасы для армирования плитных, мелкозаглубленных ленточных и свайных фундаментов.

Для ленточного фундамента

Арматура, которая несет рабочие нагрузки, установлена по длине конструкции. К ней с интервалом приварены хомуты, которые работают как поперечные связи.

Каркас устанавливают под наружные и внутренние несущие стены для монолитной заливки бетоном. 

В частях конструкции, которая проходит под проемами, в углах, в местах с дополнительной весовой нагрузкой, делают конструктивное армирование 0,025 %.

Завод “Интерстрой” производит отдельные части сварного каркаса. Их продают готовыми или монтируют по проектной спецификации.

Для свайного фундамента

Это металлоконструкция, которой усиливают свайные фундаменты. Ее объемная структура состоит из рабочих продольных стержней, которые установлены по кругу, сечением 6–40 мм. На них по спирали автоматический станок накручивает и одновременно приваривает стальную проволоку, которая поступает из бухты, ее сечение 3–12 мм. Стальная проволока это поперечные связи, ее приваривают с одинаковым шагом. 

Монтаж металлического усиления для свайных фундаментов проводят с учетом его расчетной плотности. На монтаж идет стержневая сталь с заданным по проекту диаметром и классом. Такая металлоконструкция будет усиливать ж/бетонные сваи, вместе с ними принимать нагрузки и равномерно передавать их на грунт.

Завод “Интерстрой” выпускает свайные каркасы диаметром от 200–1000 мм.

Для плитных фундаментов

На плитный железобетонный фундамент опирается вся площадь строения. Толщина плиты расчетная и зависит от весовых нагрузок, вида грунта. Металлоконструкцию, которая будет усиливать плиту, делают пространственной с двумя уровнями или с тремя уровнями рабочей арматуры. Ее функцию выполняют плоские сетки, которые соединяют поперечными связями. 

Всю конструкцию каркаса для плитного фундамента собирают на месте из сеток, которые укладывают с нахлестом 20 см. Первый уровень сеток укладывают на подставки так, чтобы под ними оставалось 30-40 мм. Это пространство заполнит слой бетона, который будет защищать нижний уровень металлических сеток от коррозии. 

Размер ячейки, диаметр арматуры определяют расчетом. Ячейка квадратная, сторона от 100–200 мм, d 12-16 мм

Второй уровень сеток укладывают с нахлестом 20 см и соединяют его с сетками первого уровня поперечными связями. Высота поперечных отрезков равна высоте фундаментной плиты минус 3-4 см на слой бетона, который не допустит коррозию верхних сеток. 

Поперечные отрезки устанавливают по СП 52-101-03 8*3*11 на расстоянии 500 мм. При этом поперечное усиление приваривают или прочно закрепляют к продольному. Это делают, так как в плите будут возникать крутящие моменты, продавливания и вертикальные нагрузки (СП 8*3*17).

Сталь для пространственных каркасов

Чтобы элемент считался железобетонным, его усиление монтируют по нормативам. Завод “Интерстрой” проводит монтаж металлоконструкций по ГОСТу Р 57997–17, СП 52-01-03, применяет прокат по ГОСТ 34028-2016:

• горячекатаный прокат класса А500С, А600С с периодическим профилем;
• горячекатаный прокат класса А240 с гладкой поверхностью;
• холоднодеформированный прокат с периодическим профилем класса В500С, Вр1.

Назад ко всем статьям