Перехлест арматуры: виды, стыковка, особенности

Соединение арматуры класса А400 АIII выполняется при помощи нахлеста с использованием вязальной проволоки. Этот метод считается одним из наиболее простых, надежных и экономически выгодных.

Перехлест арматуры: виды, стыковка, особенности

Что это такое? Правильное определение длины нахлеста арматуры играет ключевую роль в обеспечении прочности и качества строительной конструкции.

На что обратить внимание? При их неправильном расчете швы могут оказаться достаточно хрупкими, что сказывается на общей устойчивости сооружения.

Вопросы, которые мы обсудим в данной статье:

• Нормы нахлеста арматуры при вязке по СНиП
• Технические аспекты стыка, выполненного без сварки
• Разнообразие соединений между арматурными элементами
• На практике применяемые значения нахлеста арматуры
• Методы соединения прутьев посредством сварки
• Расположение перехлестов между собой
• Выбор электродов для сварки
• Условия стыковки арматуры с использованием вязки

Нормы нахлеста арматуры при вязке по СНиП

Армирование применяется для предоставления монолитному бетону дополнительной прочности и долговечности. В качестве каркаса используются металлические стержни, размещаемые внутри опалубки перед заливкой бетонной смеси. Для объединения этих ответственных элементов любой железобетонной конструкции часто применяются методы сварки или вязки.

Качество соединения арматуры зависит от того, насколько правильно рассчитан минимальный перехлест стержней. Нехватка этого перехлеста может негативно отразиться на прочности и долгосрочности всей конструкции. Расмотрим, какой должен быть нахлест при соединении элементов как с помощью сварки, так и без нее.

Существуют различные варианты соединения арматуры без сварки:

1. Внахлест с прямыми концами арматурных прутьев (поперечная фиксация).
2. Внахлест с прямыми концами арматурных стержней с периодическим профилем.
3. Внахлест с арматурными прутьями, имеющими на концах загибы (петли, лапки или крюки). Если используется гладкая арматура, речь идет только о петлях и крюках.

Способом внахлест соединяют стержни диаметром до 40 мм. Согласно международному стандарту ACI 318-05 соединение допускается для прутов толщиной не более 36 мм. Эти ограничения введены из-за недостатка испытаний надежности для арматуры большего сечения.

Важно заметить, что арматуру нельзя соединять внахлест в зонах, где наблюдается концентрация нагрузки. Перехлест стержней идет для соединения с использованием вязальной проволоки и без нее. Специалисты советуют применять для скрепления прутьев, диаметр которых превышает 25 мм, опрессовку или винтовые муфты, чтобы:

• улучшить пассивность конструкции;
• уменьшить финансовые расходы на создание армирующего каркаса (нахлест арматуры значительно увеличивает расход металлических прутев).

Расстояние между горизонтальными и вертикальными прутьями арматуры должно составлять не менее 25 мм, что позволяет бетонной смеси без препятствий проникать в труднодоступные участки металлокаркаса. При использовании прутов диаметром более 25 мм рекомендуется подбирая дистанцию между ними пропорционально толщине. Максимально допустимый шаг при армировании по ширине оснований фундамента не должен превышать восемь диаметров применяемых стержней.

Рекомендуем статьи

Если для соединения используется вязальная проволока, выступы на арматуре могут привести к тому, что дистанция между ними окажется весьма небольшой. Максимальное расстояние между прутьями в этом случае не превышает четырех размеров. Между парами состыкованных внахлест стержней оно обычно составляет не менее 30 мм, что меньше двух диаметров прутка.

Нормы нахлеста арматуры при вязке по СНиП

• Диаметр. Минимальная длина нахлеста должна превышать в несколько раз диаметр. Например, для арматуры диаметром до 12 мм минимальная длина нахлеста определяется от 20 до 40 диаметров, что соответствует абсолютным значениям от 240 мм (20×12 мм) до 480 мм (40×12 мм).
• Расположение в конструкции. Нахлест должен быть длиннее для стержней, которые подвергаются сжимающим нагрузкам, чтобы компенсировать повышенные нагрузки.
• Марка бетона. Минимальная длина нахлеста зависит от характеристик бетона, в который встраивается арматура. При использовании более высоких марок бетона, обеспечивающих лучшую сцепление с арматурой, возможно применение более короткого нахлеста.

Важно отметить, что нахлест должен быть скрупулезно рассчитан с учетом всех условий проекта. Например, при использовании арматуры диаметром 16 мм для обеспечения необходимой прочности соединений в конструкции с маркой бетона М200, рекомендуемая длина нахлеста составляет 640 мм (40×16 мм), что позволяет обеспечить достаточный запас прочности для предотвращения смещения и разрыва стержней.

Технические особенности стыка, выполненного без сварки

Соединение без сварки — это важная технология в строительной практике, которая обеспечивает сохранение физических свойств металла и значительно упрощает рабочий процесс. Рассмотрим ключевые технические особенности и фактические данные, касающиеся данного способа соединения.

Вязальная проволока

Использование вязальной проволоки — один из наиболее распространенных методов соединения арматурных стержней без сварки. Вязальная проволока обычно имеет диаметр от 1,2 до 1,6 мм. Сила сцепления, обеспечиваемая такой проволокой, зависит от качества вязки и количества оборотов вокруг арматурных стержней. Стандартная практика требует выполнения не менее трех полных оборотов вязальной проволоки вокруг пересекающихся стержней.

Специальные замки и хомуты

Для более крупных или нагруженных конструкций применяются специальные замки и хомуты. Эти элементы позволяют создавать соединения, которые могут выдерживать значительные нагрузки без уступки по прочности сварным соединениям. Например, механические соединители, такие как резьбовые муфты, обеспечивают перехлест арматуры длиной от 100 до 150 мм, что на 25-50% меньше, чем требуемая длина нахлеста при сварке или использовании вязальной проволоки для эквивалентных размеров арматуры.

Преимущества и ограничения

Одним из ключевых преимуществ соединений без сварки является сохранение антикоррозионных свойств и механической прочности арматуры. Кроме того, отсутствие необходимости в сварочном оборудовании делает этот метод более доступным и удобным на объектах с ограниченными рабочими условиями.

Тем не менее, несмотря на явные преимущества, этот метод имеет свои ограничения. Например, соединения, выполненные с использованием вязальной проволоки, могут требовать дополнительной защиты от коррозии в агрессивных средах, а применение специальных замков и хомутов может увеличить общие затраты на материалы для армирования.

Соединение прутьев методом сварки

Нахлест стержней методом сварки применяется исключительно для арматуры марок А400С и А500С. Только эти марки считаются подходящими для сварки. Это также отражается на стоимости изделий, которая заметно превышает стоимость обычных арматурных стержней. Наиболее распространённым классом является класс А400. Однако сращивание изделий из него не разрешается. Во время нагрева данный материал теряет свою прочность и коррозионную стойкость.

В зонах, где осуществляется нахлест арматуры, сварка запрещена независимо от класса стержней. Почему? Согласно зарубежным источникам, существует высокий риск разрыва места соединения под воздействием больших нагрузок. В соответствии с российскими нормативами разрешено использование дуговой электросварки для стыковки, если размер диаметров не превышает 25 мм.

Важно! Длина сварного шва прямо зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для этой работы используются электроды с сечением от 4 до 5 мм. Требования, изложенные в ГОСТах 14098 и 10922, предполагают, что длина нахлеста для сварки должна быть меньше 10 диаметров арматурных элементов, которые используются в работах.

Стыковка арматуры методом вязки

Это самый простой способ обеспечить надежное соединение из арматурных прутьев. Для данной работы используется популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки производится при помощи вязальной проволоки. Для этого два арматурных прута размещаются рядом и крепятся в нескольких местах проволокой. Как упоминалось ранее, согласно СНиП, имеется три варианта фиксации арматурных прутьев с вязкой: фиксация с прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также использование деталей с загибами на концах.

Однако осуществлять соединение прутьев арматуры внахлест без соблюдения технологий нельзя. Существует множество требований к таким соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. Важно учитывать не только длину нахлеста, но и другие аспекты.

Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Хотя процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем соединение их сварочным аппаратом, его нельзя считать легким. Как и любая работа, этот процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Лишь в этом случае можно заявить, что армирование монолитной конструкции было выполнено надлежащим образом. При осуществлении соединения арматуры с нахлестом с использованием вязки следует обратить внимание на такие параметры:

• длина наложения прута;
• местоположение соединения в конструкции и его особенности;
• расположение перехлестов относительно друг друга.

Мы уже упоминали, что располагать арматурный стык, сделанный внахлест, в местах с высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К таким участкам относятся углы здания и несущие стены. Максимально важно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно совпадать с секторами железобетонной конструкции, где нагрузка минимальная или отсутствует. Однако что делать, если технически сложно соблюсти это требование? В таком случае размер нахлеста стержней рассчитывается исходя из того, сколько диаметров составляет арматура. Формула определения размера следующая: длина соединения равна 90 диаметрам используемых прутев. Например, если используется арматура диаметром 20 мм, длина нахлеста для участков с высокой нагрузкой составит 1800 мм.

Тем не менее, согласно техническим нормам, размеры подобных соединений регламентированы. Нахлест зависит не только от диаметра прутев, но и от других критериев:

• класс используемой для работ арматуры;
• марка бетона, используемого для заливки;
• предназначение железобетонного основания;
• степень нагрузки, оказываемой на конструкцию.

Технические особенности безсварочного стыка

Необходимо обеспечить разбежку соседних соединений арматуры. При этом следует добиваться, чтобы в одном сечении находилось не более 50 % (максимум) армирующих элементов. Под расчетным сечением подразумевается область, которая составляет 130 % от общего параметра нахлеста (измеряется по длине вдоль прутков).

Необходимо также понимать, что стыки стержней в процессе проектирования рассматриваются как расположенные в одном сечении при условии, что их центры находятся именно в указанной зоне. Наименьшим допустимым расстоянием между стыками в длину по СНиП составляет 610 мм. По нормам ACI 318–05 и санитарным требованиям рекомендуется создавать несвязываемые (свободные) соединения прутков в конструкциях без предварительного напряжения.

Такой совет вполне обоснован, так как бетонная смесь при подобном соединении обливает стержни со всех сторон, что обеспечивает надежную фиксацию каждого стержня. Такого эффекта невозможно достичь при заливке неполной окружности арматуры и соседнего стержня, скрепленных вязальной проволокой. Более того, длина нахлеста не может быть меньше 25 см.

Еще одним важным пунктом санитарных норм является то, что в одном расчетном сечении количество соединений нахлестом не должно превышать 50 % стальных стержней в фундаментной ленте. Кроме того, можно стыковать описанным выше способом сварные сетки и отдельные арматурные элементы без обязательной разбежки. Однако такое допущение будет приемлемо только при использовании арматуры для конструктивного армирования.

Перехлест в размере 30 см и более допустим, если арматура работает на сжатие. Во многих зарубежных странах в строительной документации нормируется нахлест на уровне 40 диаметров соединяемых армирующих элементов. В странах СНГ данный показатель составляет 50 диаметров для арматуры марки А400.

Также величина рекомендованного нахлеста зависит от марки бетона, используемого для заливки фундамента. Например, для смеси М300 такой нахлест составляет 35 диаметров, для М250 – 40, а для М200 – 50. Для арматурных стержней А-II и А-I нахлест всегда выбирается исходя из 40 диаметров. Необходимо отметить, что все эти значения касаются проектного расчета. В реальных условиях (не минимальные) длины нахлеста обычно в несколько раз превышают номинальные значения.

Реальные значения перехлеста арматуры

Длина нахлеста при анкеровке устанавливается в зависимости от действующего в арматурной конструкции усилия и реакции на сопротивление стальных элементов, а также сил сцепления бетона и арматуры по всей длине соединения. Санитарные нормы по нахлесту арматуры при вязке предлагают следующие длины перехлеста (все параметры указаны в мм) нахлест / сечение:

• 1090 / 36;
• 960 / 32;
• 860 / 28;
• 760 / 25;
• 680 / 22;
• 580 / 18;
• 480 / 16;
• 380 / 12;
• 300 / 10.

В таблицах СНиП также указана длина нахлеста анкеровки для различных марок бетонной смеси и арматурных стержней, используемых на сжатие или растяжение.

В вкладе СНиПа существуют еще некоторые важные положения, которые были обсуждены в этой публикации:

1. В обязательном порядке в зоне анкеровки нахлестом необходимо монтаж поперечной дополнительной арматуры;
2. недопустимо располагать анкеровку соседних стержней на расстоянии менее 61 см;
3. Крестовые нахлесты следует соединять с помощью пластиковых хомутов или фиксаторов, либо отожженной вязкой проволоки.

Согласно данным таблицам минимальная длина перехлеста для бетонной смеси М450 с сечением прутка А400, равным 6 мм, составит 20 см. А для бетона М250 и арматуры с сечением 40 мм длина нахлеста составит уже 158 см.

Общие правила сращивания арматуры

• Не допускается соединение арматуры встык;
• Нахлест арматуры в фундаменте применим для сращивания стержней диаметром до 40 мм;
• Соединять стержни в местах наибольшей нагрузки недопустимо (углы, колонны, пересечения стен и подобные);
• Нахлест в ленточном фундаменте должен быть не менее 20 диаметров рабочей арматуры (но также не менее 25 см), в монолитной плите – не менее 40 диаметров.
• Метод соединения следует выбирать в зависимости от класса арматуры;
• Расчет длины нахлеста выполняется согласно формулами, указанным в нормативных документах.

Этот параметр рассчитывается проектировщиками, однако те, кто занимается строительством самостоятельно, могут определить длину нахлеста, исходя в первую очередь из диаметра стержней. Перехлест должен составлять не менее 30-40 диаметров самой арматуры. Однако при этом есть несколько нюансов.

Первый нюанс – коэффициент, по которому рассчитывается длина нахлеста, зависит от диаметра арматурных прутков. Например, для прутков с диаметром 10 мм достаточно длины нахлеста в 30 раз больше, т.е. 300 мм. Для арматуры с диаметром 18 мм коэффициент составит 32.2, по итогу длина будет равна 580 мм, а для прутков с диаметром 40 мм длина нахлеста составит 1580 мм, умножив диаметр на 38.

Второй нюанс – наращивание арматуры для участков с повышенной нагрузкой. Здесь коэффициент будет составлять не менее 90 диаметров. То есть для арматуры 16 мм длина нахлеста составит 1440 мм.

Длину плеча для наращивания рассчитывают также в зависимости от марки бетона: чем выше марка, тем нахлест делают короче. Кроме того, для зон растяжения и сжатия длина нахлеста рассчитывается индивидуально. Например, для самой часто используемой арматуры диаметром 12 мм в сжатом бетоне М450 длина нахлеста составит 295 мм, а в растянутом – 395 мм. Аналогичные таблицы с расчетами для всех диаметров металлических стержней и всех марок бетона также содержатся в ГОСТ 10922-2012.

По расположению стыка в конструкции длина нахлеста арматуры в фундаменте устанавливается индивидуально для каждого случая. Армирующий каркас, как в плитном, так и в ленточном фундаменте, обычно состоит из минимум двух поясов, которые соединены вертикальными и поперечными элементами. На различных частях конструкции действуют разные нагрузки: верхний пояс располагается в зоне сжатого бетона, а нижний – в зоне растянутого. Поэтому расчет длины нахлеста в этих зонах будет отличаться. Более того, для вертикальных конструкций (стен, колонн и подобных) длину нахлеста также необходимо рассчитывать индивидуально.

Для расчета длины плеча соединения в сжатом бетоне применяются следующие правила: для горизонтального соединения – 33.8d, а для вертикального – 48.3d. Для растянутого бетона цифры следующие: 47.3d для горизонтальных соединений и 67.6d для вертикальных.

Способы соединения арматуры

Согласно действующим нормативным документам, соединение арматуры перехлестом в фундаменте может выполняться с использованием кручения и сварки. Оба метода активно используются в различных сферах строительства.

Метод вязки считается наиболее универсальным; он подходит для всех типов арматуры, включая композитную. Он не требует специального оборудования или особых знаний.

Арматуру без сварки можно соединить внахлест. Если концы стержней прямые, то два прута связываются перекрестно. Кроме того, арматуру с периодическим профилем можно соединить, уложив рёбра обоих прутов друг на друга и затем привязав их вместе, что обеспечит максимальную прочность соединения. Для повышения прочности мест стыковки рекомендуется использовать дополнительную фиксацию с применением петлей, лапок и крюков, предварительно загнув концы арматуры. Этот последний метод является единственным правильным вариантом для арматуры с гладким профилем.

Соединение сваркой возможно лишь для арматуры с индексом С. При повышении температуры длина нахлеста будет зависеть и от класса металлических прутов:

• для А400С – не более 8 диаметров;
• для А500С – не более 10 диаметров.

При этом свариваются два прута по всей длине нахлеста. В дополнение, арматуру также можно соединить встык, приварив специальные муфты на концы прутов. Сваривать пересекающиеся пруты не допускается, так как такие места часто подвержены разрушению под нагрузкой.

С учетом всех перечисленных факторов проектировщики рассчитывают длину нахлеста арматуры в фундаменте индивидуально для каждой точки соединения и создают проектный чертеж будущей железобетонной конструкции.