Анкеры необходимы для арматуры, натягиваемой на затвердевший бетон, но они могут быть нужны и при натяжении арматуры на упоры при недостаточном сцеплении ее (гладкой) с бетоном.
Анкеры должны обеспечить надежную передачу бетону усилий от натянутой арматуры. При этом у места расположения анкеров бетон обычно усиливают косвенной арматурой (сетками, частыми хомутами, спиральной арматурой), для того чтобы он мог воспринимать местные усилия, передаваемые анкерами.
Анкерные устройства стержневой арматуры
а — приваренные коротыши; б — шайба; в — гайка; г — гайка и анкерная плита; д — улучшенная анкеровка; 1 — анкерная плита; 2 и 4 — шайба (анкерная); 3 и 5 — гайки; 6 — колпак; 7 — трубка для нагнетания в канал цементного раствора
Для стержневой арматуры, допускающей сварку, анкеры можно устраивать в виде приваренных коротышей, шайб или гаек (рис.1, а г). Улучшенная анкеровка этого типа показана на рис. 1, д, где поверх анкерной шайбы, в которую упирается гайка, укреплен накладной колпак, образующий герметическую камеру для нагнетания цементного раствора одобная анкеровка допускает регулирование натяжения путем подтягивания гайки. Для натяжения таких стержней пригодны домкраты винтового типа.
а) анкер в виде колец С. А. Дмитриева рис. 2, а); стержень изгибается в виде лучины, на которую надевается сварное и штампованное овальное кольцо, и в образовавшееся отверстие продевается анкерный стержень; этот тип анкера очень прост в изготовлении;
б) анкеровка при помощи трубок , применяемая при непрерывном армировании.
В крупных элементах больших пролетов для армирования требуется весьма большое количество проволоки, что осложнило бы сборку и натяжение арматуры; ля таких элементов высокопрочная проволока диаметром 5—7 мм используется в виде пучков, включающих от 8 до 60 штук в зависимости от мощности элемента и требуемой площади сечения арматуры
Для образования мощного пучка на сердечник в виде спирали из проволоки иаметром 1,8—2,2 мм укладываются параллельные проволоки (15 ф 7 мм), поверх которых наматывается также спираль из вязальной проволоки с шагом 5—-6 см; если необходимо, поверх спирали также укладывается второй ряд параллельных проволок, и опять навивается спираль; можно уложить и третий ряд с последней спиралью диаметром 2 мм (рис. 3). Для лучшего сцепления с инъецированным раствором проволоки в каждом ряду рекомендуется располагать с зазором в 1 мм и больше.
Пучки, укладываемые в конструкцию, должны быть предохранены от сцепления с бетоном до их натяжения; это достигается заключением арматурного пучка в трубку (кожух) из кровельной стали толщиной 0,4 мм или в специально изготовленные гофрированные трубки последние обладают большей жесткостью и лучшей связью с бетоном.
Вместо трубок, оставляемых в бетоне, находят применение резиновые шланги и стальные цельнотянутые трубы, извлекаемые вскоре после бетонирования.
Диаметр каналов должен быть на 10—15 мм больше диаметра пучка.
Для заанкеривания пучков часто применяют способ, предложенным Фрейссине: концы проволок арматурного пучка выпускаются из балку наружу через конусообразное отверстие анкерной колодки после натяжения проволок при помощи домкрата двойного действия, заанкеривание пучка достигается запрессовкой под сильным давлением в отверстие анкерной колодки железобетонного конуса (пробки), имеют спиральную обмотку и отверстие для нагнетания в канал цементного раствора При этом способе анкеровки пучки также состоят из параллельных проволок, укладываемых в один ряд вокруг сердцевины, имеющей вид спир и заключаются в трубку из жести толщиной 0,2 мм.
Возникающие при натяжении пучка высокие местные сжимающие пряжения в бетоне локализуются путем установки спирали из мягкой проволоки диаметром 5 мм, которая располагается в непосредственной близости от торца конструкции на длине 30—60 см; вместо спирали может быть тавлено несколько (3—5) сеток.
Этот простой и достаточно экономичный способ анкеровки вошел в практику изготовления большепролетных балок в промышленном и гражданском строительстве.
Сечения мощных пучков
a — из проволок, расположенных по концентрическим окружностям; 6 — из 7 проволочных пучков; 1 — сердечник в виде проволочной спирали; 2 — высокопрочная проволока; 3 — вязальная проволока d= 1,6 мм; 4 — полость, заполняемая цементным раствором; 5 — тело конструкции; 6 — трубка из кровельной стали, б = 0,4 мм
при помощи домкратов одиночного действия; пучки (из 14, 18 или 24 проволок) оканчиваются отрезками с нарезкой, что позволяет производить анкеровку гайками, как обычной стержневой арматуры. Пучок соединяется с концом стержня при помощи специальной гильзы. Внутрь пучка вдвигают {стержень с нарезкой, а поверх пучка надевают гильзу из мягкой стали, упирающуюся в кольцевой бортик на стержне. Затем конец пучка вставляют в плашку (кольцо) и при помощи домкрата производят протяжку гильзы. Последняя, упираясь в бортик, протягивается через плашку, при этом металл течет и плотно запрессовывает проволоки, а гильза вытягивается и упрочняется, приобретая вид, показанный на рис. 4, б. Изготовление таких пучков целесообразно производить централизованно.
Зажим (анкер) для пучка с концевым стержнем и способ его натяжения
1 — обжимное кольцо; 2 — гильза; 3 — стержень; 4 — пучок; 5 — спираль; 6 — канал для пучка; 7 — пружина для обратной подачи поршня; 8 — шток поршня; 9 — патрубок для подави масла; 10 — гайка с шайбой для анкеровки; 11 — цилиндр домкрата; 12 — поршень; 13 соединительная муфта; 14 упор домкрата на торец железобетонного элемента
Как показал опыт, концевой стержень этого анкера после механической наработки, получив закалку, становится хрупким, и были случаи его разрушения. Для обеспечения стержня от разэушения предложено (М. К. Бородич и др.) изготовлять концевой стержень без термической обработки, но снабжать его спиралью из высокопрочной проволоки (рис. 4, в). Опрессовка такого анкера производится обычным способом, при чем гильза при обжимании уменьшается в диаметре и с силой давит нa проволоки пучка, которые изгибаются между витками спирали и взаимно вминаются; в свою очередь и спираль вдавливается в тонкий конец стержня.
В результате всех этих деформаций исключается проскальзывание рабочих проволок в анкере.
Применяемые при натяжении пучков домкраты одиночного действия представляют собой цилиндр с поршнем, шток которого скрепляется посредством соединительной муфты с анкером пучка. При нагнетании электро-насосом масла под поршень происходит его перемещение и натяжение лучка. Реактивное давление в виде сжимающей силы от цилиндра домкрата передается через специальный упор на торец железобетонного элемента (рис. 4, г).
При всех способах анкеровки по окончании натяжения пучка производится нагнетание в канал цементного раствора при помощи насоса давлением до 6 am. Полноценная инъекция канала необходима как для создания сцепления между арматурой и бетоном, так и для защиты ее от коррозии. Рекомендуются следующие составы инъекционных растворов (по весу) 1 : 0,35 - 0,4 (цемент: вода); 1 : 0,25 : 0,4 (цемент : мелкий песок : вода). Цемент должен применяться по возможности пластифицированный (ССБ 0,0015), зимой — преимущественно глиноземистый.
При незаполненных или плохо заполненных каналах наблюдалось разрушение проволок в результате коррозии. Это ведет к уменьшению долговечности конструкции.
Кроме механических способов, существует так называемый электротермический метод натяжения арматуры, основанный на использовании удлинения стали при нагреве. Арматура нагревается обычно вне формы до требуемой температуры и, будучи уложена в таком состоянии в формы до бетонирования, при остывании передает усилия на упоры; иногда нагревание арматуры производится в самих формах. Наибольшая температура нагрева, как правило, не должна превышать для стержневой арматуры 350°, для высокопрочной проволоки — 300° С.
