7. Изготовление закладных деталей:

- материалы для их изготовления;

- способы производства, их сущность, схемы установок, применяемое оборудование;

- защита от коррозии закладных деталей.

Закладные детали предназначаются для соединения между собой с помощью сварки ж/б конструкций при монтаже. Обычно они состоят из листового или профильного проката и анкеров. Обычно анкера служат для прочного соединения профильного проката с конструкцией. Изготовляются анкера из стали класса А I, А III. Если из А I, то на концах анкеров делают крюки. Листовой профильный прокат из стали класса А I представляет собой лист, уголок, швеллер, тавр. Режется на гильотинных ножницах с помощью гидравлических ножей. После этого анкера соединяются с профильным или листовым прокатом различными способами.

Отклонение размеров плоских закладных деталей в плане не должны превышать заданных величин (±5мм), по толщине в пределах допусков на прокат. Анкера с прокатами соединяются следующими способами: сварка под слоем флюса, контактная рельефная и безрельефная сварка, сварка трением, ручная дуговая сварка штампованием, полуавтоматическая сварка порошковой проволокой в среде инертного газа, ванная сварка, лазерная сварка.

С варка под слоем флюса применяется для сваривания тавровых соединений с помощью сварочных аппаратов АДФ – 2001, АДФ – 2002, К – 774 и др. стержень и пластина подсоединены к токам и при прохождении через них электрического тока в месте контакта повышается температура и происходит разогрев обеих частей, затем прилагаемся определенное усилие (0.4-0,МПа) и стержень приваривается к пластине. Флюс необходим для того, чтобы защитить металл шва от окисления и чтобы легировать металл шва, чтобы металл не сгорал, а только плавился

1 - мет. пластина

2 - анкер

3 - ванночка с флюсом

4 - трансформатор.

Применение такой сварки повышает производительность (в 1,5р), на 10% снижают себестоимость. Если заменить сварку под слоем флюса дуговой сваркой (ручной), то чтобы получить равноценное соединение нужно просверлить отверстие в пластине, вставить туда стержень и далее приварить с одной и с другой стороны стержень к пластине. Применяется флюс марок AН348A и ФЦ31 (наиболее соврем.), экономится 15-20% стали за счет уменьшения толщины пластины.

Контактная рельефная сварка закладных деталей повышает в 4 раза производительность труда, на 15% снижает себестоимость. В этом случае при раскрое листового металла в пластинах одновременно выштамповывают рельефы цилиндрической формы. Элементы закладных деталей сваривают с помощью контактной и точечной сварки на машинах МРП – 150...400. Приварка стержней к рельефам контактной точечной сваркой.

1-арм.Стержень 1- пластина

2- плоский элемент закл. детали 2- анкер

3- электрод

При прохождении электрического тока в месте контакта повышается температура, металл достигает пластического состояния и происходит сжатие стержня с плоским элементом. Недостаток: нужны рельефы, по этому не нашла широкого применения.

Контактная безрельефная сварка

1- пластана:

2- анкер с периодическим продолжением;

3- электроды латунные охлаждаемые водой:

4- трансформатор

В этом случае можно использовать одноточечную сварочную машину несколько переоборудованную.

Анкер и пластина сжимаются небольшими усилием и между контактами проходит электрический ток, небольшой силы, в месте контакта пластина и рельеф расплавляются, затем ток увеличивается, давление растет, расплавление увеличивается, и происходит сварка. Пластина и рельеф расплавляются, после этого происходит резкое повышение давления до большой величины. В этом случае производительность увеличивается на порядок и в 2-3 раза снижается расход эл. энергии по сравнению с ручной дуговой сваркой. На сегодня существует переносные, передвижные сварочные аппараты для соединения металлического стержня с пластиной с профильным прокатом в тавр. Можно присоединять горизонт. и вертик. положении.

1 - пластина

2- анкер

Аппараты: Альфа 500, 850; Интра – 1000, Атлас – 1700+, 2700+ и др. Осуществляется здесь сварка с помощью спец. сварочн. пистолетов в доли секунды можно приварить анкера, болты и т.д. в любом положении. Анкер устанавливают в пистолет и присоединяют к пластине, включают электрический ток. Вначале пропускается электрический ток небольшой величины. С помощью соленоида стержень отрывается от пластины на 1-2 мм и возникает вольтова дуга. В этот момент включается главный сварочный ток, расплавляются пластина и стержень в месте их контакта, затем быстрое прижатие стержня и пластины и их сварка.

Для сварки закладных деталей ручной дуговой в плоском элементе просверливается отверстие диаметром (d_ст+ 1мм), с обратной стороны отверстие раззенковывается, затем приваривается стержень с одной и другой стороны.

В некоторых случаях применяют сварку трением.

В месте изгиба не должно появляться трещин, если свариваемый шов произведен качественно. Контроль качества крестовых соединений закладных деталей и др. также осуществляется в лаборатории на разрывной машине.

1 - з/д с анкером:

2- сферическая опора:

3- шаровой вкладыш;

4- опорное кольцо.

Разрыв должен быть по анкеру, а не по соединению. Также проверяется длина нахлесточных швов, размеры плоских элементов, их толщина. Проверяется перпендикулярность стержней, и приваренных к плоским элементам. Требования изложены в соответствующем ГОСТе. Контроль осуществляет лаборатория и начальник арматурного цеха.

И спытания закладных деталей разрывной машиной.

1 - пластина

2- анкер вращ. с V= 1500 об/мин.

Пластина закрепляется, а анкер вращается с n = 1500 об/ мин, при стержень прижимаем к пластине с помощью определенною усилия Р, выделяется большее количество энергии, расплавленные пластина и стержень свариваются между собой.

Очень прогрессивный метод штампования. Дает возможность экономить 0.5 кг на 1 м³ общей площади. Процесс изготовления деталей полностью автоматизирован и роботизирован.

И зготавливаются и действуют роботизированные участки. Из листового проката выштамповываются детали нужной формы и загибаются, т.е. выгинается анкер. Лучше выштамповывать из полосовой стали, чем из листовой, отходы меньше. Одновременно на анкерах выштамповываются рельефы, чтобы лучше закрепить закладные детали в бетонные.

Возможно использование других видов сварки, и том числе и лазерной сварки. В этом случае источником нагрева служит сконцентрированный поток излучения квантового генератора. С помощью лазерного луча происходит приварка одного металла к другому. Применение лазерной сварки дает возможность избавиться от электродов, сваривать металл в труднодоступных местах, при этом объем сварной ванны в несколько раз<, чем при ручной дуговой.

Фиксируются закладные детали строго в проектном положении с помощью ручной электродуговой сварки или с помощью различных фиксаторов: шпилек, струпцинов, магнитных фиксаторов и т.д.

Крепление с помощью струпцин. Крепление с помощью шпильки.

1 - форма с боргом 1 - форма с бортом

2- закл. деталь (пласт. 2- закл. деталь с анкером.) 3- шпилька

3- струпцина – скоба, с одной

стороны болт.

Защита от коррозии закладных деталей осуществляется при хранении и при эксплуатации. В процессе хранения арматура должна быть защищена от атмосферных осадков. При эксплуатации закладные детали металлизируют – наносят защитное металлическое покрытие из А1 или Zn – в агрессивных средах или покрывают лакокрасочными покрытиями или бетонируют.

8. Производство арматуры и арматурных работ при изготовлении преднапряженных конструкций: технологическая схема производства напрягаемой арматуры, изготовление стержневой, проволочной и прядевой напрягаемой арматуры, способы стыковки и упрочнения стали на заводах, их физическая сущность (привести схемы).

В ж/б конструкциях возможности бетона и стали используются максимально или имеет место оптимальное соотношение между физико-механическими характеристиками бетона и стали. В этом случае в конструкции в растянутой зоне бетон и сталь работают совместно, претерпевают одинаковые растягивающие усилия деформации, а напряжения в бетоне не превышают предела прочности Rб на растягивающие напряжения. При Rб – 20…30 МПа расчетные сопротивления арматуры Ra = 365...400 МПа. Для предотвращения трещин в конструкции необходимо:

1 повысить растяжимость бетона и в целом деформативность бетона;

2 снизить деформативность стали;

3 повысить рабочую высоту бетона;

4 осуществлять предварительное напряжение арматуры до формования изделия, после набора бетоном определённой прочности, напряжение с арматуры передается на бетон. В бетоне возникают сжимающие напряжения и деформации. Конструкция после изготовления получает обратный прогиб f₁ повышается общая деформативность бетона в растянутой зоне, что дает возможность использовать высокопрочные стали для изготовления ж/б конструкции.

Любое производство начинается с поставки, приёмки и хранения стали. Сталь поставляется автомобильным, ж/д, водным транспортом. Как правило она поставляется на завод ж/д транспортом. Поступившая сталь принимается мастером цеха, взвешивается и проверяется качество. Визуально осматривают, проверяют бирки, лаборатория ведёт контроль в соответствии с ГОСТ. Хранится в закрытых складах по видам, маркам, профилям, диаметрам.

Величина предварительного напряжения может быть значительна. Со временем часть напряжения теряется, потери могут составлять 300...320 МПа, это происходит в результате релаксации напряжений в стали за счет многих факторов (тепловой перепад во время ТО изделий; ползучести и усадки бетона; снятия анкеров). Величина предварительного напряжения (σ₀); σ₀ = (0,65...0,7)Rп - для ВрII; где Rn - временное сопротивление стали разрыву; σ₀ = (0,8...0,9) Rи – Ат5, Атб, А6, где Rи – предел текучести; Если R_б - 20 , то σ₀ не более 600 ед. напряженной конструкции рекомендуется использовать стали А5, А6, Aт5, Ат6, Mпa; Rб – 25, то σ₀ 700; Rб – 30, σ₀ 800 МПа.

Для изготовления напрягаемой арматуры рекомендуется применять сталь Ат5,6,7; А5,6; высокопрочную проволоку В2, Вр2, пряди и канаты. Допускается сталь А4, Ат4; упрочнённая вытяжкой сталь АIIIв, Врп I.

Технологическая схема производства напрягаемой арматуры.

Изготовление стержневой напрягаемой арматуры: стержни стыкуются; разрезаются на отрезки заданной длины устраиваются в анкера:

1 анкер типа высаженная головка ;

2 инвентарные анкера ;

3 анкер типа приваренные коротыши ;

4 типа приваренная петля ;

5 типа приваренный ^болт ;

6 опрессованная шайба _;

₇ опрессованная спираль _.

Схема установки СМЖ-128А61

Цепь замыкается (в составе цепи электроды (2) и торец стержня (1)) между ними. Стержень нагревается до t -1000 ... 1200 ˚. При такой температуре сталь становится пластичной и под действием электрода 2 с усилием 5,5 т происходит высадка головки. 3 – специальная шайба. ДляА5 и А6 желателен далее низкий отпуск материала в области головки - нагрев до 700 и медленное остывание на воздухе (А-4,5 - 900...950

А4, 5, 6 - 1 100…1200°, Ат6 -700…750°). Анкер типа опрессованная шайба (опрессовочное давление. 200 т) незаменим для несвариваемых стержней. При испытании на разрыв допускается разрыв около анкера.

Если использовать сталь A3 при соотв. ТЭО, необходимо ее упрочнить вытяжкой, и только после этого использовать как напрягаемую арматуру. Физический смысл упрочнения - вытягиваем сталь на ∆l, при этом убирается площадка текучести - получается диаграмма 2, структура стали становится волокнистой сильно повышается предел текучести. Напр. σ_т - 360 МПа, σ_т АШв = 450 МПа, σ_т АШв = 350 МПа - с контролем; σт - 400 МПа -без контроля усилия и деформации.

1- напрягаемая ст. арматура с анкерами, 2- захваты гидродомкрата; 3 - гидродомкрат , 4- манометр, 5 -насосная станция, 6 конечный выключатель.

В ытяжка осуществляется в зависимости от марки стали: Cт35ГС на 4,5% для Ст25Г2С - на 3,5%, при отпускании стержня происходит некоторое укорочение, если удлинение не достигло заданного значения, а усилие достигло, то такие стержни считают упрочненными с контролем усилий и деформаций. Общая экономия стали = Эупр -+ Эвытяжки. Предел текучести упрочнения стали в последствии увеличивается, а пластичность несколько снижается.

Существуют установки автоматы или роботы для изготовления стержневой напрягаемой арматуры (ДМ-2). Эта установка стыкует стержни, разрезает их на отрезки необходимой длины, устраивает анкера, нагревает их до заданной температуры, и устанавливает в формы (при массовом изготовлении пустотных настилов конвейерным способом). На базе ДМ-2 создана установка СМЖ-484 более совершенная.

Существуют лини по высадке головок СМЖ-524.

Изготовление проволочной, прядевой, напрягаемой арматуры.

Для изготовления длинномерных изделий, в том числе на стендах используется проволока, пряди и канаты. Проволока пряди или канаты стыкуются с помощью опрессованных гильз, спец. муфт или внахлест.

Далее разрезаются на заданные размеры с помощью дисковых пил, механических ножниц, газовым резаком, устраиваются анкера. Желательно стыки располагать ближе к торцам конструкции (количество стыков в одном сечении не более 20 %).

Устраиваются анкера на проволоке типа высаженная головка (tнагр. - 800...900°, при горячем способе, tнarp - 650° при полугорячем). Лучше высадку головок производить в холодном состоянии усилием 10 т на установке СМЖ-155. На прядях устанавливаются анкера типа опрессовочная гильза, инвентарные, гильзостсржневые. Целесообразно делать напряжение целых пакетов, в этом случае значительно повышается производительность труда, но и оборудование должно быть более мощным.

П ринципиальная схема установки:

1-бухты с проволоками или прядями,

2- тормозное или фрикционное устройство,

3- анкерные устройства,

4- цепной конвейер.

Вытяжка происходите некоторым усилием, создаваемое тормозным устройством(2). После вытяжки на заданную длину, устанавливают 2 анкерных устройства и разрезают между ними. Далее пакет подается на технологическую линию или на склад. Иногда на завод поступают унифицированные напрягаемые элементы УНАЭ из 2,4,6.8,10 проволок.

Если стержни стыковать в непрерывную нить, которую потом можно разрезать на отрезки заданной длины, то отходы можно свести к минимуму. Стыковку производят с помощью спрессованных муфт сталь не сваривается, с помощью контактно-стыковой сварки, сварки трением, ванной, полуавтомат. сварки под слоем флюса в среде углекислого газа, с помощью ручной дуговой сварки и др. способами. Контактно стыковая сварка применяется наиболее часто на производстве (МС1202,МС1602, типа МС1,агрегаты К724,К777- для сварки высокопрочных сталей; имеются установки для термически упрочненной стали Ат4,Ат5 и т.д.)

Схема аппарата для контактно стыковой сварки: 1-стыкуемые стержни; 2-нижние электроды; 3-верхние электроды подвижные; 4-сварочный трансформатор. (рис 1).

Режим сварки определяется усилием сжатия, силой тока, временем прохождения тока через контактную зону. Различают 2 режима: с непрерывным оплавлением и предварительным подогревом с непрерывным оплавлением - стержни большого диаметра или разного диаметра. Лучше стыковать стержни с двумя накладками, но еще бывает и внахлест.

Можно соединять стержни периодического профиля из любой стали. Если стержень имеет винтовой профиль, то стержни соединяют при помощи муфт с резьбой, таким же бразом могут соединяться и пряди. Стержни могут соединяться и внахлест без сварки. Длина нахлестки - в соответствии с ТУ и чертежами, чтобы стержень самоанкерился в бетон.