Definicje wg PN-B - 03264:1999

Konstrukcja żelbetowa - Konstrukcja z betonu zbrojona wiotkimi prętami stalowymi w taki sposób, że sztywność i nośność konstrukcji uwarunkowana jest współpracą betonu i stali

Konstrukcja sprężona - konstrukcja z betonu zbrojona cięgnami, których wstępny naciąg wywołuje trwałe naprężenia w betonie

Współpraca stali i betonu -

beton przenosi naprężenia ściskające, stal - rozciągające

W konstrukcji żelbetowej współpraca stali i betonu jest możliwa dzięki przyczepności, na którą składają się:

• Adhezja betonu do stali

• Tarcie stali o beton zaciskający się wokół stali w wyniku skurczu betonu

• Opory mechaniczne związane z ukształtowaniem powierzchni pręta i jego ukształtowanie

FUNKCJE ZBROJENIA

1. zbrojenie konstrukcyjne

• przenoszenie sił wewnętrznych występujących

podczas pracy konstrukcji

2. zbrojenie montażowe

• powiązanie prętów zbrojenia konstrukcyjnego w celu utworzenia sztywnego szkieletu nieodkształcalnego w czasie wykonywania konstrukcji

3. zbrojenie transportowe i inne o specjalnym przeznaczeniu

• np. haki transportowe, łączniki wewnętrzne i

zewnętrzne - przenoszą obciążenia np. w okresie produkcji i transportu elementów, czasem w czasie wykonywania konstrukcji

ZBROJENIE KONSTRUKCYJNE

• Podłużne - przenosi obciążenia od momentów zginających lub dużych sił ściskających

• Poprzeczne - przenosi obciążenia od sił poprzecznych

• Przeciwskurczowe - przenosi obciążenia od skurczu betonu

Zbrojenie podłużne

Pręty główne - przenoszą naprężenia w strefie

rozciąganej

- wzmacniają strefę ściskaną

Pręty rozdzielcze -głównie w płytach - zbrojenie prostopadle do prętów głównych, służące równomierniejszemu przekazaniu obciążeń na pręty główne

Zbrojenie sprężające - przekazanie na beton naprężeń ściskających (poprzez zwolnienie wstępnego naciągu ), które mają zrównoważyć naprężenia rozciągające od obciążeń użytkowych

Zbrojenie poprzeczne

Strzemiona - przenoszą naprężenia ścinające (od sił poprzecznych) i jednocześnie pełnią funkcje pomocnicze (konstrukcja szkielety przestrzennego)

Pręty odgięte - przenoszą naprężenia ścinające

Uzwojenia - zbrojenie specyficzne zwłaszcza dla słupów okrągłych

Zbrojenie przeciwskurczowe

Siatki przejmujące naprężenia skurczowe w celu zmniejszenia zarysowań

RODZAJE ZBROJENIA:

• zbrojenie zwykłe

• zbrojenie sprężające

Zbrojenie zwykłe:

• pręty pojedyncze średnic od 5 do 40 mm, w postaci odcinków lub kręgów (mniejsze średnice)

• siatki płaskie zgrzewane (rzadziej spawane), w postaci rulonów(pręty do 6 mm) lub arkuszy - pręty tej samej średnicy

• szkielety płaskie lub przestrzenne spawane lub wiązane drutem wiązałkowym - pręty różnych średnic

Zbrojenie sprężające

• druty ( struny)

• sploty z drutów

• pręty ze stali stopowej wysokowartościowej

WYMAGANIA MATERIAŁOWO - TECHNOLOGICZNE

Dwie grupy wymagań:

1. Wymagane właściwości stali zbrojeniowej do różnych zastosowań

2. Wymagania dla mieszanki betonowej wynikające z konstrukcji szkieletu zbrojeniowego

RODZAJE STALI ZBROJENIOWEJ

Stale zwykłe

Wyroby zbrojeniowe oznaczone są następującymi znakami:

- klasa stali - oznacza granice plastyczności stali (A0 do AIII)

- znak gatunku stali - informacja o składzie stali, jej przydatności do spawania np. St3SX

- nominalna średnica prętów, mm

- rodzaj stali - np. gładka, żebrowana

ZAKRES STOSOWANIA KLAS STALI ZWYKŁEJ

Stal A0 - gładka

- zbrojenie pomocnicze

-strzemiona

- siatki zbrojeniowe produkowane fabrycznie

- zbrojenie główne w betonach niskich klas

Stal AI - gładka

- zbrojenie główne betonów niskich klas

Stal AII - żebrowana

- zbrojenie główne betonów wyższych klas powyżej B25

- zbrojenie elementów pracujących na obciążenia

zmienne, dynamiczne

Stal AIII - żebrowana

- zbrojenie przeciętnych betonów od B15 - najczęściej stosowany rodzaj stali ( nie zalecana w przypadku obciążeń zmiennych)

UWARUNKOWANIA DLA MIESZANKI BETONOWEJ

WYNIKAJĄCE ZE ZBROJENIA KONSTRUKCJI

1. Otulina - warstwa betonu pomiędzy zewnętrzną powierzchnią elementu a powierzchnią pręta zbrojeniowego

Otulina pełni następujące funkcje:

- zapewnienie właściwego przekazania sił przyczepności pomiędzy betonem i stalą - wymaganie: otulina nie mniejsza niż średnica pręta

- ochrona zbrojenia przed korozją - wymaganie: zależna od środowiska

- ochrona przeciwpożarowa - wymaganie: klasy odporności ogniowej

Z grubości otuliny wynika ograniczenie co do maksymalnego ziarna kruszywa w mieszance betonowej

2. Rozstaw prętów zbrojenia - minimalna odległość mierzona w świetle pomiędzy prętami zbrojenia w kierunku ┴ i ║ do kierunku betonowania.

- wynika z obliczeń i konstrukcji zbrojenia

Z rozstawu prętów zbrojenia wynika ograniczenie co do maksymalnego ziarna kruszywa w betonie

WYKONYWANIE ZBROJENIA KONSTRUKCJI NA PLACU BUDOWY

Obejmuje następujące działania:

• kontrola stanu stali

• przygotowanie elementów zbrojenia

• montaż zbrojenia w deskowaniu (formie)

• odbiór zbrojenia

Kontrola stanu stali w zakresie:

- uszkodzeń chemicznych i mechanicznych (niedopuszczalne wżery, karby itp.)

- korozji powierzchniowej ( niedopuszczalna zendra powierzchniowa osłabiająca przyczepność - konieczne czyszczenie)

Przygotowanie elementów zbrojenia może odbywać się na placu budowy lub gotowe elementy mogą być dostarczane z wyspecjalizowanej wytwórni (zbrojarni)

Obejmuje: prostowanie, cięcie, gięcie, łączenie na zimno i gorąco prętów, siatek i szkieletów zbrojeniowych, ewentualnie montaż do zbrojenia wkładek dystansowych.

Szkielet zbrojeniowy wykonywany poza deskowaniem powstaje na szablonach, które zapewniają zgodny z projektem kształt szkieletu i rozmieszczenie prętów.

Montaż zbrojenia w deskowaniu (formie)

Montaż zbrojenia rozpoczyna się po odbiorze deskowania

# gotowe szkielety przestrzenne i wielkowymiarowe

siatki umieszcza się w deskowaniu przy pomocy

żurawia

# pojedyncze pręty umieszczane się w deskowaniu

ręcznie, łącząc je w szkielet już w deskowaniu (np.

konstrukcje płytowe); w przypadku ścian deskowanie może być zmontowane tylko jednostronnie i na jego

powierzchni wyznacza się prawidłowe położenie prętów; po zmontowaniu zbrojenia montuje się pozostałą część deskowania.

# stabilizacja zbrojenia w deskowaniu - służą do tego

wkładki dystansowe z tworzywa sztucznego, betonu lub zaprawy, najczęściej mocowane do zbrojenia przed jego umieszczeniem w deskowaniu.

Rolą wkładek dystansowych jest zapewnienie, aby zbrojenie nie przemieściło się pod wpływem układania mieszanki betonowej i wibrowania, zabezpiecza także wiotkie pręty przed ugięciem się pod ciężarem własnym. Efektem jest prawidłowa praca zbrojenia pod obciążeniem oraz zapewnienie wymaganej otuliny.

WYTYCZNE DO MONTAŻU W DESKOWANIU SIATEK I SZKIELETÓW ZBROJENIA

Przeznaczenie zbrojenia	Sposób montażu -rodzaj zbrojenia	Warunki montażu
SŁUPY	Ręczny - szkielet	Masa szkieletu < 120 kg i wysokości < 3,5m. Montaż w deskowaniu, przez 3 zbrojarzy, poprzez obrót dokoła dolnego końca
		Żurawiem - szkielet	Masa > 120 kg i wysokości >3,5m Do ustawiania szkieletu w deskowaniu 3 zbrojarzy.
	BELKI	Ręczny - szkielet	Masa szkieletu < 180kg; Do ustawianiu szkieletu w deskowaniu 4 zbrojarzy.
		Żurawiem - szkielet	Masa szkieletu > 180kg; Do ustawiania szkieletu w deskowaniu 3 zbrojarzy
	PŁYTY	Ręczny- siatki	Masa siatki < 180kg - 3 zbrojarzy Masa siatki 180 - 210 kg - 4 zbrojarzy.
		Żurawiem - siatki lub szkielety	Masa półfabrykatu zbrojenia > 180kg; Do ustawiania w deskowaniu 3 zbrojarzy

SZCZEGÓLNE WYMAGANIA KONSTRUKCYJNE

# zakotwienie prętów - wg wymagań norm konstrukcyjnych pręt powinien być zakotwiony w betonie, w obszarze, w którym już nie pracuje (tzn. nie jest potrzebny obliczeniowo). W związku z tym istnieją różne formy zakończenia pręta:

- proste: tylko pręty żebrowane; muszą być przeciągnięte za przekrój w którym są jeszcze niezbędne obliczeniowo na długość zakotwienia l_a ( wielkości w normie żelbetowej)

- w kształcie haka lub pętli ( zwłaszcza dla stali gładkiej)

- w postaci dodatkowego elementu poprzecznego zamocowanego na końcu pręta - płytka przyspawana, pręt poprzeczny, nakrętka na nagwintowanym końcu

# łączenie podłużne prętów - powinno się unikać łączenia podłużnego

jeżeli konieczne to nie może być w przekroju gdzie występują znaczne naprężenia; możliwe jest spajanie czołowe prętów lub łączenie na zakład drutem wiązałkowym

KONROLA WYKONANIA ZBROJENIA I USYTUOWANIA W DESKOWANIU - tzw. odbiór zbrojenia

/ Kontrola gotowości zbrojenia do rozpoczęcia betonowania /

ZAKRES KONTROLI

1. Jakość wykonania zbrojenia ( kontrola w miejscu wykonania

tj. poza deskowaniem lub w deskowaniu)

• zgodność z projektem :

♦ wymiary zbrojenia ( długość, szerokość, wysokość)

♦ wymiary „ wypuszczonego” zbrojenia ( służy do połączenia ze

zbrojeniem innego elementu np. zbrojenia stopy fundamentowej ze

zbrojeniem słupa)

♦ liczba i średnice prętów i ich rozmieszczenie w poszczególnych

miejscach konstrukcji

♦ rozstaw strzemion i trwałość ich połączenia z prętami nośnymi

♦ dokładność wykonania odgięć

♦ rodzaj i liczba, usytuowanie oraz jakość połączenia ze zbrojeniem

elementów wyposażenia ( tzw.marki) tj. kształtowniki, płaskowniki ,

tuleje itp. ( służą do mocowania różnych elementów do gotowej

konstrukcji)

• stan prętów zbrojenia :

♦ korozja

♦ odkształcenie

♦ zabrudzenie: ziemią , środkami antyadhezyjnymi

• jakość połączeń prętów:

♦ występowanie uszkodzonych skrzyżowań w siatkach lub szkieletach

płaskich spawanych lub zgrzewanych

♦ trwałość połączeń wiązanych

2. Jakość usytuowania zbrojenia w deskowaniu

♦ grubość otuliny między zbrojeniem i deskowaniem oraz rodzaj ,

rozstaw i jakość mocowania do zbrojenia podkładek dystansowych

♦ trwałość stabilizacji w deskowaniu zbrojenia mogącego przemieścić

się podczas betonowania ( np. zbrojenie górne w płytach

wspornikowych )

DOKUMENTACJA Z ODBIORU ZBROJENIA

Dokumentację stanowią:

• protokół, zawierający :
  • nazwę i oznaczenie, zgodne z projektem, zbrojenia elementu

konstrukcji

• numery rysunków roboczych zbrojenia

• odstępstwa od projektu

• informację o usunięciu występujących wad i usterek zbrojenia

• wniosek o dopuszczenie ( lub niedopuszczenie) do betonowania

• załączniki do protokółu, stanowiące:

• zaświadczenie od producentów o jakości siatek i szkieletów

zgrzewanych

• protokóły z badania połączeń zgrzewanych i spawanych na placu

budowy

• odpisy lub wykaz dokumentów o pozwolenie na wprowadzenie

zmian w projekcie roboczym

• wpis do dziennika budowy o dopuszczeniu ( lub niedopuszczeniu) do betonowania

DOPUSZCZALNE ODCHYLENIA WYMIARÓW W WYKONANIU ZBROJENIA

Odchylenie

Wartość odchylenia

Od wymiarów siatek i szkieletów wiązanych lub zgrzewanych: a) na długości elementu + 10 mm b) na szerokości ( wysokości) elementu przy wymiarze do 1m + 5 mm przy wymiarze powyżej 1m + 10 mm W rozstawie prętów podłużnych, pop- rzecznych i strzemion: a) przy średnicy d < 20 mm + 10 mm b) przy średnicy d > 20 mm + 0,5 d W położeniu odgięć prętów + 2d W grubości warstwy otulającej + 10 mm - 0 W położeniu połączeń ( styków ) prętów + 25mm

Przemysłowa produkcja zbrojeń

Odbywa się w wyspecjalizowanym oddziale wytwórni prefabrykatów (zbrojarnia) lub w skali masowej w wytwórni zbrojenia.

Produkcja zbrojeń może obejmować następujące grupy działań:

- polepszanie właściwości stali

- przygotowanie elementów zbrojeń

- łączenie elementów zbrojeń

- zabezpieczenie antykorozyjne zbrojeń

POLEPSZANIE WŁAŚCIWOŚCI STALI

Oprócz kształtowania cech stali na etapie jej wytwarzania możliwe jest także poprawianie pewnych jej właściwości w wytwórni zbrojenia.

- profilowanie ( walcowanie na zimno - wgnioty w celu

poprawy przyczepności)

- przeciąganie na zimno, wzmacnianie elektrotermiczne

(hartowanie),

skręcanie - służą podwyższeniu granicy plastyczności i

wytrzymałości

- falowanie - trwałe odkształcenie w celu zwiększenia

przyczepności stali sprężającej

PRZYGOTOWANIE ELEMENTÓW ZBROJEŃ

- prostowanie, cięcie i czyszczenie drutów z kręgów

proces mechaniczny wykonywany przy użyciu prościarek z nożycami,

- jw. prętów prostych

proces ręczny wykonywany przy użyciu stołu zbrojarskiego i kluczy, kleszczy zbrojarskich, nożyc ręcznych, mechanicznych lub hydraulicznych

- gięcie prętów - wykonuje się mechaniczną giętarką w przypadku prętów

grubych lub ręcznie (stół zbrojarski) w przypadku prętów małych średnic

- cięcie siatek

- gięcie siatek

ŁĄCZENIE ELEMENTÓW ZBROJEŃ

- wiązanie ręczne - miękkim wyżarzonym drutem wiązałkowym z motka przy pomocy cążków

- spawanie - łukowe lub gazowe, dotyczy stali spawalnej: rozgrzanie prętów powoduje nadtopienie brzegów części łączonych i wypełnienie szczeliny płynnym metalem elektrody ( drutu spoinowego): sprzęt - spawarka, elektroda lub butle acetylenowe i tlenowe z drutem spoinowym

- zgrzewanie - części zgrzewane włączone są w obwód prądu, zamykany w chwili zetknięcia się tych części ze sobą. Opór elektryczny powoduje wzrost temperatury i nadtopienie się powierzchni styku; wtedy następuje silny docisk mechaniczny

Zabezpieczenie antykorozyjne stali

Stal zbrojeniowa jest nieodporna na korozję ( zwłaszcza utlenianie) - pojawianie się rdzy na powierzchni prętów pogarsza przyczepność do betonu, korozja w betonie może powodować z czasem zmniejszanie przekrojów prętów

Zasadniczo beton, który ma odczyn alkaliczny stanowi dobrą ochronę przed korozją o ile jest szczelny - stąd wymagania co do grubości otuliny

Do zabezpieczeń antykorozyjnych stosuje się powłoki metaliczne - natrysk roztopionym metalem, bądź powłoki malarskie - bogata oferta środków do powierzchniowej pasywacji zbrojenia, także mleczko cementowe.