АРМАТУРНИХ ЕЛЕМЕНТІВ І СІТОК

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЗАЛІ30БЕТ0ННИХ ВИРОБІВ І КОНСТРУКЦІЙ

У промисловості будівельних мате­ріалів особливе місце належить ви­робництву збірного залізобетону, що є індустріальною базою будівництва. Нині немає такої галузі будівництва, де не застосовували б збірний залізобетон. Із нього виготовляють конструкції будь-яких форм, що відповідають найрізнома­нітнішим архітектурним і технологічним вимогам. Ці конструкції міцні, довговічні, вогнестійкі, добре чинять опір атмосфер­ним впливам.

Виробництво збірних залізобетонних виробів передбачає такі процеси: прийман­ня і підготовку матеріалів; приготування бетонної суміші; виготовлення арматури; підготовку форм; формування; тепловологу чи теплову обробку і розпалубку; перевірку якості виробів, їхню обробку, мар­кування і паспортизацію; збереження. Ко­жен процес складається з окремих опе­рацій, які виконуються різними способа­ми і машинами залежно від умов вироб­ництва, видів і якості сировини, типів ви­готовлених виробів і обсягів виробництва. Сучасні підприємства збірного залізобе­тону становлять складний комплекс вироб­ничих і підсобних споруд, складів матеріа­лів і готової продукції. Основою заводів збірного залізобетону є бетонозмішуваль­ний вузол (БЗВ) і головний виробничий корпус із формувальними й арматурними цехами. Основні виробничі корпуси зазви­чай виконані на основі уніфікованих ти­пових прогонів завширшки 12, 18 і 24 м і завдовжки 144 м.

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ

АРМАТУРНИХ ЕЛЕМЕНТІВ І СІТОК

Найважливішою перевагою залізобе­тонних конструкцій порівняно з бетонни­ми є здатність не тільки сприймати значні навантаження на стиск, а й ефективно пра­цювати в конструкціях, що зазнають зги­ну. За низької міцності на згин бетонна балка, покладена на дві опори, може зруй­нуватися під дією власної ваги, якщо в ній немає арматурного елемента, що добре сприймає розтяжне зусилля.

У залізобетоні застосовують сталеві арматурні елементи, оскільки бетон і сталь мають ідеальну здатність працювати ра­зом в єдиній конструкції. Залежно від умов роботи залізобетонних конструкцій вони зазнають різних стискальних і роз-тягальних впливів. За певних умов, особ­ливо в довгих залізобетонних конструк­ціях, здатності арматурної сталі просто сприймати зусилля на розтяг вже недо­статньо, адже при значному подовженні арматури в бетоні утворюються мікротріщини і втрачаються захисні властивості бетону щодо запобігання корозії арматури. Щоб уникнути цього недоліку і підви­щити ефективність спільної роботи ста­левої арматури і бетону, застосовують напружено-армовані конструкції, в яких бетон під дією натягнутої арматури перебуває в стисненому стані, що запобі­гає тріщиноутворенню за значних зги­нальних навантажень.

Порівняно з ненапружено-армованими конструкціями, збільшуючи міцність бе­тону й арматури, можна значно підвищи­ти ефективність роботи напружено-армованих конструкцій, оскільки вони руйну­ються при досягненні границі міцності бетону на стиск у стисненій зоні чи грани­ці текучості розтягнутої арматури.

Процес виготовлення напружено-армованих конструкцій є більш трудомістким. У практиці виробництва збірного залізо­бетону поширені як напружено-армовані, так і ненапружено-армовані конструкції.

Арматурними елементами для збірно­го залізобетону є: сітки, плоскі й об'ємні каркаси, закладні деталі, а також дріт, стрижні, дротяні пучки, канати, струно-пакети. Для виготовлення арматурних елементів використовують гарячекатані стрижні, а також холоднотягнутий і гаряче­катаний дріт гладенького і періодичного профілю.

Стрижнева сталь може бути зміцненою. На заводи збірного залізобетону із металургійних підприємств надходять стриж­нева та дротова сталь діаметром 6 мм і більше у прутках завдовжки 6... 12 м і сталь діаметром до 10 мм у мотках (бух­тах). Залежно від механічних властивос­тей стрижневу арматурну сталь поділя­ють на п'ять класів (А-І — A-V). Крім того, випускають термічно зміцнену сталь чо­тирьох класів (Ат-IV — AT-VII) І спеціаль­ну сталь (Ас-II) для роботи в умовах низьких температур. Границя текучості для сталі А-І становить 235 МПа, для сталі A-V — 785 МПа, відповідно тимчасовий опір розриву — 373 і 1030 МПа.

Сталевий дріт призначений для арму­вання як звичайних (класи В-І і Вр-І), так і напружено-армованих конструкцій (класи В-ІІ і Вр-ІІ). Сталеві канати ви­готовляють також кількох марок. Зовніш­ній вигляд арматури показано на рис. 7.1. Крім виробництва стрижневої, дротяної та канатної арматури промисловість цен­тралізовано постачає заводам також де­які види сіток і каркасів обмеженого асор­тименту.

Останнім часом застосовують бетон, ар­мований волокнистою арматурою у вигля­ді металевого дроту діаметром 0,3... 1,6 мм, завдовжки 36... 192 мм. Такий бетон на­зивають фібробетоном, а арматуру — фіброю. Поширюється також неметале­ва арматура у вигляді джгутів зі скло

Рис.7.1. Арматурна сталь:

а — стрижнева періодичннго профілю класу А-ІІ -А-V; б — круглий гладень­кий дріт класів А-І. В-І, B-IІ; в — дріт періодичного профілю класів Вр-І. Вр-ІІ; г - сталкова арматури; д - тристалковий канат

волокна чи у вигляді склопластикового дроту, стрічок і стрижнів. Бетон, армова­ний неметалевою арматурою, називають армобетоном. Неметалеві волокна мож­на застосовувати й у фібробетоні.

Арматуру залізобетонних конструкцій поділяють на робочу, призначену для сприйняття розтяжних зусиль; розподіль­ну, що фіксує окремі елементи арматури на певній відстані, а також сприяє рівно­мірному розподілу зусиль у бетоні, і мон­тажну, яка використовується для підні­мання і з'єднання виробів між собою.

У табл. 7.1 наведено конструктивні та технологічні принципи визначення вибору устаткування для виготовлення арматур­них елементів і армування конструкцій.

Устаткування поділяють на дві основні групи: для ненапруженого і напружено­го армування.

На рис. 7.2 наведено приклади арма­турних виробів і закладних деталей. Най­складнішим виробом, у який входять усі види арматурних елементів, є просторо­вий каркас.

Технологічні процеси виготовлення ар­матурних елементів і складання просторо­вого каркаса показано на схемі (рис. 7.3). Як бачимо зі схеми, у процесі виготов­лення арматури виконують такі техно­логічні операції: перемотування, чищен­ня, виправлення, різання, згинання арматурного сталевого дроту, стрижнів і про­кату, зварювання сіток і плоских каркасів, різання сіток і каркасів,, вирубування в них прорізів і згинання, зварювання і протикорозійна обробка заставних дета­лей, зварювання просторових каркасів.

Залежно від конструкції каркаса де­які операції, наприклад вирубування чи згинання сіток і каркасів, можна не вико­нувати.

Устаткування для розмотування, пе­ремотування, чищення, виправлення і зміцнення. Арматурна сталь, що постав­ляється на заводи збірного залізобетону в мотках, у процесі транспортування, ба­гаторазового навантаження і розвантажен­ня сплутується, що ускладнює нормаль­ну роботу устаткування. Тому перед уста­новленням мотків дротової арматурної сталі на автоматизовані верстати її пере­мотують на спеціальних перемотуваль­них установках.

Арматурна сталь у процесі транспор­тування і збереження на складах забруд­нюється, покривається іржею, окалиною чи мастилом. Використовувати арматурну сталь у такому вигляді не можна, оскіль­ки знижується міцність її зчеплення з бетоном. Тому сталь обов'язково потрібно чистити швидкообертовими металевими щітками, між якими протягується очи­щувальний дріт, або іншими пристроями.

Таблиця 7.1. Принципи, за якими визначають вибір устаткування для виготовлення арматури й армування конструкцій

Рис. 7.2. Арматурні вироби і закладні деталі:

а — плоска сітка; б — плос­кий каркас; в- просторо­вий каркас; г - гнута сітка;

д — заставні деталі

Чищення дроту може здійснюватися ра­зом з іншими операціями на автоматизо­ваних установках. Для усунення масти­ла дріт пропускають через шар абразиву, наприклад піску, ванни з розчинником і протиральним матеріалом.

Гнутий арматурний дріт, що подається із мотків, а також стрижневу арматуру вирівнюють, тобто виправляють. Для ви­правлення застосовують різні пристрої, найчастіше правильні пристрої з робочи­ми органами у вигляді роликів чи обер­тових барабанів.

Правильний пристрійСМЖ-288-2Б (рис. 7.4) із робочими органами у вигляді роликів має вигляд рами 1, на якій уста­новлені блоки з п'ятьма правильними роли­ками. Три нижніх ролики 2 блока вільно обертаються на осях, закріплених у кор­пусі, а два верхніх З — на осях, закріпле­них у важелях 4. У верхній обоймі 6 роз­міщені натискні гвинти 5 для переміщен­ня важелів із поворотними роликами.

Дріт 7 виправляється при протягуванні його між нижніми і верхніми підтискни­ми роликами. Два чи більше блоків ро­ликів можуть установлюватися також у різних площинах, наприклад з вертикаль­ним і горизонтальним розміщенням осей роликів. Чим більше блоків із правиль­ними роликами встановлено на рамі, тим вища якість виправлення.

У правильних барабанах дріт ви­правляється при протягуванні його крізь осьовий отвір 6 (рис. 7.5) обертового правильного барабана нанесенням у міру просування частих ударів плашками-фільєрами або кулачками, розміщеними вздовж осі барабана і змішаними у діа­метрально протилежних напрямах. Бара­бан встановлений у підшипниках 5 кор­пусу 4 порожнистим валом 1, що обер­тається від приводу через клинопасову передачу на шків 3. На кінцях барабана розміщені кулачки 2, а в середній частині в стаканах 7, 10 і 12 — кулачки 9. Положення стаканів із кулачками в по­перечній площині регулюють гвин­том 13 і важелями 8 і 11.

Устаткування для різання ар­матури. На заводах збірного за­лізобетону найпоширеніші автома­тичні правгільно-відрізні верстати й установки, призначені для одно­часного розмотування дротяної арматури, протягування, очищення від окалини та іржі, виправлення, відмірювання і різання стрижнів певного розміру. Принципову схе­му правильно-відрізних верстатів і установок, що обробляють арма­туру, показано на рис. 7.6. Така установка має бухтотримач 1, при­стрій для чищення і виправлення, подавання, відмірювання і різан­ня. Чищення і виправлення здійс­нюють правильним барабаном 2 і в окре­мих випадках правильними роликами. Робочим органом подавального механіз­му є привідні ролики 3 із канавками для більш повного контакту з арматурою. При обертанні однієї чи кількох пар верхніх і нижніх роликів 3, установлених навпро­ти і притиснутих до арматури 6, за раху­нок тертя вона протягується через уста­новку. Як вимірювальний пристрій вико­ристовують кінцевий упорний важіль 5 або вимірювальний ролик 7. Для різання дроту використовують дискові чи ва­жільні ножі 4 гільйотинного типу.

Правпльно-відрізна установка СМЖ-357 (рис. 7.7) призначена для виправлення, різання й одержання мірних заготівок із арматурної сталі класів А-ІІ і А-ІІІ гладенького діаметром 4...б мм і пе­ріодичного діаметром 6...8 мм профілів, завдовжки 500... 12 000 мм і має продук­тивність до 90 м прутків за хвилину.

Рис. 7.3. Схема технологічного процесу виготовлення арматурних елементів

Рис. 7.4. Правильний пристрій СМЖ-288-2Б

Рис. 7.5. Правильний барабан установки СМЖ-357

Рис. 7.6. Принципові схеми правильно-відріз­них верстатів:

а — з важільними (гільйо­тинними) стаціонарними ножами і мірним упорним важелем; б - із важільни­ми рухомими летючими ножами і мірним упорним ва­желем; в — з обертовими ножами і мірним упорним важелем; г — з обертовими ножами і мірним роликом

Рис. 7.7. Правильно-відрізна установка СМЖ-357

Установка СМЖ-357 складається з розмотувального пристрою 1 (бухтотри-мача), огородження 2 із пристроєм для заправлення дроту, правйльно-відрізного верстата 3, приймально-скидального при­строю 4, нагромаджувана 5 і електроус­таткування. Правйльно-відрізиий верстат З виконаний у вигляді станини з механіз­мами подавання, виправлення і різання.

Подавальний механізм протягує дріт привідними змінними (для різних діа­метрів) роликами. Правильний барабан 24 (рис. 7.8) верстата має самостійний привід від двошвидкісного двигуна через клинопасову передачу 25. Приймально-скидальний пристрій складається зі з'єд­наних одна з одною двометрових секцій. Кожна секція має циліндричні напрямні, що складаються з двох каналів різних діаметрів, відкидної рейки, вала, кронштей­нів і стояків.

Установка працює у такий спосіб. Піс­ля заправлення кінця дроту 23 у верстат під виливом тягнучих роликів 21, що ма­ють привід (електродвигун вал 3, пере­дачу 2), і підтискного механізму 22 він протягується через правильний барабан, де випрямляється на його фільєрах під дією багаторазових знакозмінних наван­тажень. Випрямлена арматура проходить крізь нерухомий ніж 17, надходить у за­критий знизу рейкою канал приймаль­но-скидального пристрою і, просуваючись, натискує кінцем на шомпол 13 відмірювального механізму. Внаслідок цього спрацьовує кінцевий вимикач 14 механіз­му і дає команду на вмикання рухомого ножа 16 верстата. За час вмикання меха­нізму різання шомпол 13 доходить до жорст­кого упора відмірювального механізму і зупиняється разом із арматурою, таким чином забезпечуючи точність заготовлю­ваних дротиків по довжині.

Електромагніт 8 механізму різання при спрацьовуванні висмикує клин 7 тяги 9, яка, переміщуючись разом із вилкою 12, вмикає півмуфти 10 та 11 ножового ва­ла 5. Повний цикл різання відбувається за половину оберту ножових валів 5 і 6, що отримують рух від валів 3 і 4, після чого вони зупиняються у вихідному поло­женні механізмом фіксації. У момент рі­зання розміщений на першому валу кула­чок 19, повертаючись, натискує на ва­жіль 18 механізму різання і надає руху рухомому ножу 16, що перерізує дріт 23.

Рис. 7.8. Кінематична схема правильно-відрізної установки СМЖ-357

Кулачок 20, розміщений на другому валу 5, із деяким запізненням повертає через сис­тему важелів 15 вал приймального при­строю. При цьому рейка зміщується, від­криваючи напрямний канал приймально­го пристрою, і відрізаний дротик випадає з каналу в нагромаджувач. У момент фік­сації обох валів механізму різання меха­нізм відкривання каналу приймального пристрою і шомпол повертаються у вихід­не положення під дією пружин.

Підвищенню продуктивності верстатів сприяє застосування швидкодійних при­строїв приводу ножів, автоматичного роз-тиснення роликів у момент різання і летю­чих ножів, що відрізують при синхронно­му русі ножів зі швидкістю руху дроту.

Промисловість випускає спеціалізовані верстати з механічним і гідравлічним при­водами, призначені для відрізування арма­турної сталі.

Верстати з механічним приводом, як правило, мають станину з нерухомим но­жем і кулісний механізм із рухомим ножем. Принцип роботи верстата досить простий. При вмиканні приводу рухомий ніж зближується з нерухомим і подібно до звичайних ножиць розрізує дротик, улаштований у проріз станини між но­жами.

Арматуру діаметром до 12 мм ріжуть механізованими ручними ножицями.

Ручні ножиці з гідроприводом (рис. 7.9) складаються з різальної голов­ки 1 і насосної станції 3, з'єднаних рука­вом 2. Різальна головка має вигляд гід­роциліндра, в якому розміщений пор­шень 10, виконаний як одне ціле зі што­ком. Рухомий ніж 5 закріплений на што­ку, а нерухомий 4 і упорна планка 6 — на тримачі, прикріпленому до передньої час­тими циліндра за допомогою гайки 7. Го­ловку тримають за рукоятку 11, у кор­пусі 8якої змонтована кнопка керування. Робочий хід поршня зі штоком здійснюється при подачі в гідроциліндр масла під тиском, а повернення — під дією пру­жини 9.

Розрахунок основних параметрів пра­вйльно-відрізних верстатів. Продук­тивність, т/год, правильно-відрізіїих вер­статів із важільними ножами, які в мо­мент різання переривають подачу арма­турної сталі:

П = 3,6pDnn₁mgk_в(n₁+n₂) ,

де D — діаметр кола, описаного точкою торкання жолоба тягнучого ролика з ар­матурною сталлю, м; n — частота обер­тання тягнучих роликів, об/с; n₁ — кіль­кість обертів тягнучих роликів, що відповідає довжині відрізуваних стрижнів, 0 (l — довжина відрізуваних стрижнів, м); m — маса 1 м довжини арма­турної сталі, кг/м, m = (pd²/4)p (d —діа­метр арматурної сталі, що виправляється, м; р — щільність арматурної сталі, кг/м3); g = 0,95...0,98 — коефіцієнт, що враховує проковзування тягнучих роликів; k_в = 0,75...0,85 — коефіцієнт використан­ня верстата за певний час; n₂ - кількість обертів тягнучих роликів за період різан­ня, n₂=nt_p (t_р ^_ час різання, протягом якого ножі перешкоджають просуванню арматурної сталі, с).

Частоту обертання, об/с, правильного барабана розраховують за емпіричною формулою

n₆ = kv_пs₀₂/d ,

де k= 0,5...0,8 — коефіцієнт, що харак­теризує залежність діаметра арматурної сталі та її границю текучості, тобто чим менший діаметр арматурної сталі й грани­ця текучості, тим більше значення коефі­цієнта; v_п— швидкість подавання арма­турної сталі, м/с; s₀₂ — границя теку­чості арматурної сталі, МПа; d — діаметр арматурної сталі, мм.

Потужність, Вт, електроприводу правильно-відрізних верстатів

Р=Р₁+Р₂+Р₃ ,

де Р₁, P₂ і Р₃ - потужність приводу пра­вильного барабана, механізму подавання і механізму різання, Вт.

Потужність приводу правильного ба­рабана

Р₁=М_крw₁/h₁ ,

де М_кр — крутний момент на валу пра­вильного барабана, Нм; w₁ — кутова швидкість правильного барабана, рад/с;

h₁ — ККД передачі від двигуна до правильного барабана.

Крутний момент на валу

М_кр=

де d— діаметр арматурної сталі, м; s₀₂ — границя текучості арматурної сталі, Па; с — кількість прогинів арматурної сталі плашками; f -стріла прогину

Рис. 7.9. Ножиці: а - схема встановлення; б - конструкція різальної головки

арматурної сталі, м; b — відстань між плашками, м; m₁ — коефіцієнт тертя ковзання без мастила плашок по арматурній сталі, m₁ =0,15...0,30 при відносній швидкості тертьових поверхонь v_від = 0,5... 1,0 м/с. Потужність приводу подавального ме­ханізму

Р₂ =F_т v_п/h₂

де F_т — тягове зусилля подавального механізму, яке розраховують або визна­чають дослідами, Н; v_п — швидкість по­давання арматурної сталі, тобто швидкість її протягування через правильний бара­бан, м/с; h₂ — ККД передачі від двигу­на до тягнучих роликів з урахуванням втрат на подолання сил тертя кочення роликів і арматурної сталі.

Тягове зусилля подавального механізму

F_т= zТ,

де z — кількість точок контакту, для пари циліндричних роликів z = 2, для пари з кільцевими пазами z = 4 і для двох пар роликів з пазами z = 8; Т — сила, що витрачається на подолання тертя у точці контакту ролика й арматури, Н, Т = F_нm₂ (F_н— сила нормального тиску контак­туючої поверхні ролика на арматуру, Н; (m₂ = 0,2 — коефіцієнт тертя ковзання між контактуючими поверхнями тягнучих роликів і арматурної сталі).

Потрібне тягове зусилля отримують ра­діальним натисканням на циліндричні тяг­нучі ролики із силою, Н,

F_нат =F_н=F_т/2m₂

а для двох роликів із кільцевими пазами, що в радіальному перерізі при вершині паза утворюють кут 2и (рис. 7.10):

F_нат =F_тsin a/(2m₂)

де , = 30.. .45 — кут нахилу канавки ро­лика, град.

Рис. 7.10. Схема до розрахунку сили радіаль­ного натискання на тягнучі ролики

Потужність, Вт, приводу механізму різання арматурної сталі

Р₃ = ,

де d — діаметр арматурної сталі, м; r — радіус кола, описаного кінцями ножів, м; t_зр- границя міцності арматурної сталі на зріз; s_в — границя міц­ності при розтяганні, Па; w₃ куто­ва швидкість ножових дисків, рад/с;

k_ц = 0,2...0,5 — коефіцієнт циклічності (великі значення при меншій довжині відрізуваних дротиків); a₁=10...15° — кут стискання ножів із дротиком; h₃ — ККД передачі приводу ножів.

Устаткування для згинання арматури. Під час виготовлення арматурних виробів виникає потреба у їх згинанні для отри­мання відгинів на робочій арматурі, спіра­лей розподільної і робочої арматури, мон­тажних петель, гаків, хомутів, а також від­гинів на плоских сітках і каркасах при формуванні з них просторових каркасів.

Верстат для згинання арматур­них стрижнів (рис. 7.11, а) складаєть­ся з рами 1, редуктора 2, плити 3, при­строю 4 для згинання, електроустаткуван­ня 5 і пускової апаратури 6. На верхній частині зварної рами встановлена плита з редуктором і пристрій для згинання дротиків, а в нижній — каретка для кріп­лення двигуна і його переміщення при натягуванні пасів.

Пристрій для згинання (рис. 7.11, б) складається із закріплених на верхній

Рис. 7.11. Верстат для згинання арматурних стрижнів:

а - конструкція верстата; 6 - схема пристрою для згинання;. - кінематична схема верстата

плиті планок з отворами, куди вставля­ються опорні стрижні 7, диск 8 із цент­ральним роликом-копіром 9 і згинальний ролик 10. Стрижень 11 укладається на диск, при обертанні якого кінець стриж­ня згинається. Після закінчення згинан­ня двигун реверсують, повертаючи диск у вихідне положення, і знімають вигну­тий стрижень.

Привід диска (рис. 7.11, в) складаєть­ся з електродвигуна, клинопасової пере­дачі 12, змінних зубчастих коліс 13 і 14, циліндричної пари 15, двозахідного черв'я­ка 16, черв'ячної шестірні 17 і вертикаль­ного вала 18, на який надітий диск 19. Частоту обертання диска можна змінити перестановкою зубчастих коліс 13 і 14.

Розрахунок основних параметрів вер­стата для згинання арматурних стриж­нів. Кутова швидкість згинального дис­ка верстата

w_д=nu_заг

де n — частота обертання вала електро­двигуна, об/с; u_заг — загальне переда­точне число приводу.

Крутний момент па валу згинального диска

М_кp =[k+k₁d/(r+d)]sW,

де k — коефіцієнт, що характеризує фор­му перерізу арматури, для круглого перерізу k =1,7; k₁=0,624...0,710 - ко­ефіцієнт, що характеризує властивості арматурної сталі; d — діаметр стрижня, м; r — радіус згинання, м; s = 600...700 — напруження вигину матеріалу стрижня, МПа; W— момент опору вигнутого стриж­ня, м³.

Потужність приводу згинального вер­стата, Вт,

P=М_кpw/h ,

М_кp — момент на валу згинального верстата, Нм; w— кутова швидкість зги­нального диска, рад/с; h — ККД пере­дачі.

Устаткування для зварювання арма­тури. З'єднання перетинних арматурних стрижнів і нарощування їхньої довжини здійснюється зварюванням за допомогою спеціальних машин для стикового і точ­кового зварювання, які забезпечують його високі продуктивність і якість.

У стикових зварювальних машинах елек­тричний струм великої сили подають до зварюваних стрижнів, кінці яких при зітк­ненні замикають електричне коло, розігрі­ваються до пластично рідкого стану і при осьовому стисненні зварюються. Осьове стиснення зварюваних стрижнів залежно від їхнього діаметра може здійснюватися важільно-ручним, важільно-пневматичним способами і за допомогою гідроциліндрів.

Стикова зварювальна машина (рис. 7.12), що застосовується за невели­ких обсягів робіт, складається зі стани­ни 4, ізольованої рухомої каретки 6, стру-мопровідних плит 3, контактних затисків 2 для зварюваних стрижнів 1, осаджувального важеля 5, трансформатора 7 з пер­винною 8 і вторинною 10 обмотками, при­строю 9 для регулювання сили електрич­ного струму перемиканням витків первин­ної обмотки і мідних струмопровідних шин 11.

Для точкового зварювання хрестопо­дібно розміщених стрижнів арматури за­стосовують контактні точкові машини, принцип дії яких полягає в стисненні стрижнів електродами, через які пропус­кають електричний струм. Завдяки вели­кому опору в точці контакту циліндрич­них поверхонь виділяється теплота, що розігріває місце контакту до температу­ри плавлення металу і зварювання стриж­нів при їхньому стисненні. Машини точ­кового зварювання бувають одно- і багато-точковими. Стиснення зварюваних стриж­нів здійснюється пневматичними або пневмогідравлічними пристроями. Одноточкові контактно-зварювальні машини бу­вають стаціонарними, пересувними і під­вісними.

Одноточкова контактно-зварювальна машина (рис. 7.13) складаєть­ся з корпусу 14, обшитого листовою стал­лю 1, трансформаторів 16, перемикача ступенів, контактора 18, електродів 3 з електродотримачами 4, струмопровідних шин 15 і шлангів 2 охолодної рідини, що надходить від крана 20. Опускання, на­тискання і піднімання верхнього елект­рода забезпечує пневмосистема з цилінд­ром 6, манометром 12, редуктором 13, електропневматичним клапаном 10, лубри­катором 11 і дроселювальиим клапаном 5, що зм'якшує удар електрода під час його опускання па арматурні стрижні. У цилін­дрі на загальному штоці укріплені два поршні, з яких нижній призначений для переміщення електрода, а верхній обме­жує хід електродів і регулює його відпо­відним установленням гайок 7. Ручний кран 5 піднімання верхнього електрода, вимикач 9 для підготовки машини до роботи, спускний повітряний вентиль 19 і пускова переносна педаль 21 забезпечу­ють роботу машини в неавтоматичному і автоматичному режимах.

Рис. 7.12. Схема стикової зварювальної машини

Рис. 7.13. Одноточкова контактно-зварювальна машина

Багатоточкові контактно-зва­рювальні машини є високопродуктив­ними автоматичними і напівавтоматични­ми багатоелектродними пристроями, що за­стосовуються для масового виробництва плоских і просторових каркасів і сіток.

Нині розроблено комплектні автомати­зовані лінії для виготовлення арматур­них сіток завширшки до 3800 мм із арма­тури діаметром до 12 мм, до 450 мм із арматури діаметром до 40 мм, до 800 мм із арматури діаметром до 25 мм та ін.

Автоматизовані лінії складаються із зварювальних машин, бухтотримачів, при­строїв для чищення і виправлення арма­тури, ножиць гільйотинного типу для рі­зання сіток потрібної довжини, пакетувальників сіток тощо.

Напружено-армовані вироби виготов­ляють методом попереднього напруження бетону натягуванням арматури до укла­дання бетону і формування або методом наступного напруження бетону натягуван­ням арматури з обтисненням затужавіло­го бетону.

Попереднє напруження конструкцій здійснюють такими способами: механічним через натягування; електротермічним че­рез натягування при нагріванні й наступ­ному охолодженні; електротермомеханічним через одночасне механічне і електро­термічне натягування; фізико-хімічним че­рез застосування спеціального цементу, що розширюється при тужавленні; гідравліч­ним через гідравлічне розширення гнуч­кого осердя.

Застосовуючи механічний, електротер­мічний і електромеханічний способи на­тягування, арматуру за допомогою анкер­них пристроїв закріплюють в упорах форм або стенда. При електротермічно­му способі натягування влаштовують два нерухомих анкери на кінцях арматурно­го стрижня так, щоб вони після нагріван­ня і подовження арматури при нагріванні могли охоплювати нерухомі упори форм або стенда, а при охолодженні, скорочую­чись на певну довжину, створювати роз­рахункове натягування арматури. Арма­тура може натягуватися лінійним спосо­бом, за якого натягують покладені в лінію мірні одинарні стрижні, пучки, канати, струнопакети чи безперервним навиван­ням дроту і канатів між упорами у вигляді штирів і контурів.

При наступному напруженні плоских і балкових конструкцій арматурні стрижні чи дріт пропускають усередині спеціаль­них каналів і кінцевими анкерами пере­дають напруження безпосередньо на ці конструкції. При наступному напруженні трубчастих конструкцій, що випробовують внутрішній тиск, виконують безпосереднє спіральне навивання дроту на поверхню елемента з радіальним обтисненням бе­тону.

Анкерами є знімні цангові чи клинові затискачі, а також постійні анкери: об­тискні (шайби, спіралі), приварні (шайби, петлі, оцупки, різьбові хвостовики) і ви­саджені на стрижнях анкерні головки (рис. 7.14).

Виготовляючи попередньо напружені залізобетонні конструкції на конвеєрних лініях або агрегатно-потокових установ­ках, застосовують спеціальні силові фор­ми, розраховані на сприйняття наванта­ження від натягування арматури. Конст­рукції силових форм різні. Зусилля від натягуваних стрижнів можуть сприйма­тися упорами, закріпленими на піддоні форми, або торцевими траверсами, що упираються в поздовжні борти. Для за­безпечення рівномірного зняття натягу­вання і передачі його з упорів форм на бетон застосовують механічні пристрої для відпускання арматури. Щоб забез­печити безпечну роботу в разі обривання анкера, з боку одного з упорів приварю­ють захисні огородження.

На рис. 7.15 показано піддон форми для виготовлення напружено-армованих багатопустотних панелей перекриттів,

Рис. 7.14. Основні типи анкерів і упорів для закріплення арматури у формах: 1 - оцупок; 2 - головка: 3 - спресована шайба; 4 - упор; 5 - анкер і штировий упор на формі

обладнаний упорами з прорізами для вста­новлення арматури і захисними скобами. Технологічний процес напруженого армування залізобетонних виробів перед­бачає заготовлення мірної арматури, влаш­тування анкерів, складання струнопакетів, установлення арматури в затискачі, натя­гування арматури, попускання натягу й обрізування випусків. Залежно від спо­собу армування (лінійного чи безперерв­ного), методу напруження конструкцій (попередньо напруженого або з наступ­ним напруженням на затужавілий бетон), використовуваних конструкцій форм і типів стендів (пакетного чи протяжного) певні операції можна виконувати одно­часно або не виконувати взагалі, як це показано на рис. 7.16.

Рис. 7.15. Піддон форми для виготовлення на­пружено-армованих багатопустотних панелей перекриттів:

1 — рама; 2 — сталевий лист; 3 - кронштейн; 4 - фаскоутворювачі; 5 — упори

Промисловість випускає комплект ус­таткування для виконання цих операцій.

Лінія для заготовлення мірних стрижнів дротяної і сталкової армату­ри (рис. 7.17) завдовжки 6, 12, 18 і 24 м змогу отримувати мірні дротяні стрижні з високоміцного арматурного дроту діаметром 5...6 мм і сталок діамет­ром 7,5; 12 і15мм.

Лінія складається з бухтотримача 1, напрямних роликів 2, механізмів подаван­ня З, різання дроту 4 і сталок 5, при­ймального столу 6. Механізм різання дро­ту має вигляд корпусу з обоймою, в яко­му змонтовані нерухома розрізна втулка-ніж і поворотний із приводом від пневмоциліндра стакан з рухомою втулкою-ножем. Різальна кромка рухомої втулки зміщується щодо нерухомої втулки за ра­хунок ексцентриситету стакана.

Механізм різання сталок складається з кронштейна зі шпинделем і дисковою пил­кою. Затиснена в тисках за допомогою пневмоприводу сталка розрізується дисковою пилкою, яка обертається електродвигуном і притискується пневмоциліндром.

Дріт чи сталка, що автоматично по­дається із бухтотримача, проходить по каналу приймального столу до упора, що натискує на кінцевий вимикач, після чого подача припиняється, арматура затис­кується, вмикається ніж, здійснюється різання, відкривання приймального сто­лу, скидання мірної арматури і закриван­ня столу.

Машина для гарячого висадження анкерів (рис. 7.18) складається з рами 1, на якій розміщені стаціонарний 2 і рухо­мий 4 висаджувальні пристрої і пневма­тичний завантажувально-вивантажуваль­ний пристрій 3. На висаджувальних при­строях установлені рухома і нерухома траверси. Затискують стрижні пневмоци­ліндром. На рухомій траверсі встановле­ний висаджувальний пуансон, який пере­міщується пневмоциліндром.

Машина працює у такий спосіб. Із завантажувального пристрою стрижень укладається в затискні губки, затискуєть­ся, до торців стрижня підводяться висаджувальні пуансони, вмикається транс­форматор і кінці стрижня нагріваються. Після досягнення потрібної температу­ри спрацьовує фотоелектронний пірометр, вимикаючи трансформатор і подачу по­вітря в пневмоциліпдри для висадження головок. Після закінчення висадження пу­ансони автоматично відводяться, губки розтискуються і стрижень з висаджени­ми на кінцях анкерними головками ски­дається.

Рис. 7.16. Технологічний процес напруженого армування залізобетонних конструкцій

Рис. 7.17. Лінія для заготовлення мірних стрижнів

Гідравлічні домкрати для натя­гування арматури (рис. 7.19) за при­значенням, конструктивними ознаками і принципом роботи поділяють на одно- і дводротові, багатодротові і стрижневі; од­нобічної і подвійної дії, що працюють із перехватом арматури; пересувні, підвісні, переносні; універсальні і спеціальні.

Спеціальні гідродомкрати призначені для використання в певних установках, в які їх улаштовують, і окремо не застосо­вують.

Однодротові гідродомкрати (рис. 7.19, а) призначені для натягуван­ня одинарних дротів діаметром до 8 мм і канатів діаметром до 15 мм, що закріплюються цанговими чи клиновими затис­качами. Ці домкрати за принципом робо­ти — однобічної дії. Вони працюють від вмонтованих ручних насосів або від ок­ремих насосних станцій. Викопують їх підвісними чи переносними.

Гідродомкрати подвійноїдії (рис. 7.19, б) призначені для одночасного на­тягування пучків дроту, що закріплюються після натягування запресовуванням кли­нової пробки. Такий гідродомкрат має два циліндри — один для натягування, а дру­гий для запресовування дротів.

Рис. 7.18. Машина для гарячого висадження анкерів

Рис.7.19. Конструктивні схеми гідравлічних домкратів для натягування арматури: а - однодротовий б – подвійної дії; в – стрижневий;

1 – циліндр; 2 – поршень зі штоком; 3 – штуцер; 4,6 – цангові затискачі; 5 – дротяна арматура; 7 – упор; 8 – анкерна шайба; 9 – анкерна пробка; 10 – поршень заклинювання; 11 – кільце кріплення; 12 – гайка; 13 – захоплю вальний пристрій; 14 – стрижнева арматура; І-ІІІ – робочі порожнини

Стрижневий гідродомкрат (рис. 7.19, в) складається з циліндра, поршня зі штоком, захоплювача зі змінними гай­ками й упора. Циліндр з одного боку має кришку зі штуцером, а з другого — два стояки з упорною плитою. На кінці што­ка, що має головку, влаштований захоп­лювач для арматури зі змінною гайкою. Гайку накручують на різьбовий кінець ар­матури. Після подавання масла в циліндр із боку штока відбувається натягування арматури. Зусилля натягування контро­люють за манометром. У натягнутому стані арматуру фіксують анкерною гайкою, що накручується на неї. Потім відбу­вається перемикання масла, відкручуван­ня гайки захоплювача і повернення што­ка у вихідне положення.

Технологічну схему натягування арма­тури електротермічним способом подано на рис. 7.20. Розрахункове подовження показує, наскільки слід подовжити стрижень, ураховуючи втрати на дефор­мацію форми, зминання упорів тощо, щоб отримати потрібне напруження. Для електронагрівання стрижнів застосовують ус­тановку (рис. 7.21) чи автомат, призна­чену для суміщення операцій різання мірних стрижнів, висадження головок на кінцях цих стрижнів, їхнього нагрівання й укладання в упори піддонів.

Арматурно-навивальна машина (рис. 7.22) призначена для навивання на­пруженої арматури на затужавілі бе­тонні осердя квадратного перерізу, які є об'ємними елементами збірних елева­торів.

Залізобетонне осердя (або елемент) 8, на яке навиватимуть арматуру, встанов­люють на поворотну платформу 6. Для фіксації осердя на платформі передбачені чотири упорних кутика. Осердя до плат­форми не кріплять, оскільки його маси достатньо, щоб утримати від перекидан­ня під час навивання. Арматурний дріт або сталку навивають на осердя окреми­ми пучками по два — десять дротів залеж­но від положення пучка по висоті й діа­метра арматури, що навивається. У будь-якому разі кількість пучків становить де­сять. Навивається арматура зверху вниз, переходячи від одного пучка до іншого по похилій з одного боку квадрата. Перед початком навивання кінець дроту чи сталки у вигляді петлі закріплюють на штирі осердя. Після закінчення навивання кі­нець дроту чи сталки кріплять планками.

Для зниження зусилля натягу дроту, що створюється механічно, тобто вантаж­ною станцією, на машині (див. рис. 7.22) можна застосовувати комбінований спосіб натягування, за якого частину загального зусилля натягу досягають механічним натягуванням дроту, що нагрівається в процесі натягування, а іншу частину зу­силля отримують при остиганні дроту.

Рис. 7.20. Схема натягування арматури електро­термічним способом

Для безперервного армування плоских залізобетонних конструкцій створено са­мохідні та стаціонарні арматурно-навивальні машини, в яких застосовується електротермомехапічне натягування.

Самохідна арматурно-намоту­вальна машина (рис. 7.23) виконана у вигляді самохідного порталу 1, що пере­міщується за допомогою приводу 6 вздовж ряду стаціонарно встановлених форм. На порталі змонтований бухтотримач 2, ме­ханізм 7 натягування, поперечно пере­міщувана від приводу 3 каретка 5 з пінол-лю 4. Механізм натягування обладнаний вантажною кліттю 8, а також системою 9 є лектронагрівання.

Закріплений на штирі форми арматур­ний дріт 10 за допомогою пінолі 4, що має вертикальне переміщення, а також поздовжнє переміщення з порталом і по­перечне з кареткою, намотується із зада­ним зусиллям у поздовжньому, попереч­ному і діагональному напрямах, створюючи арматурний каркас потрібної фор­ми.

Рис. 7.21. Установка для електрокагрівання стрижнів: 1 - рама; 2,4 - нерухомі й рухомі контакти; 3 – стрижні

Рис. 7.22. Арматурно-навивальна машина:

1— бухтотримач: 2 — напрямний пристрій; 3 — подавальний механізм: 4 - вантажна станція; 5 — ка­ретка л пантографом; 6 - платформа; 7 — привід поворотної платформи: 8 — осердя

Рис. 7.23. Самохідна арматурно-намотувальна машина

При цьому зусилля натягу арматури створюється як механічно за допомогою вантажної кліті 8, так і електротермічно електронагріванням ділянки арматури.

Розрахунок основних параметрів ус­таткування для натягування арматури. Натягування гідродомкратами. Тя­гове зусилля, Н, створюване гідродомкра­том, залежно від його конструкції і на­пряму головного руху

F_д= (pD²/4)ph,

або

F_д= [p(D²-d²)/4]ph,

де р — тиск робочої рідини в циліндрі, Па; D — внутрішній діаметр циліндра чи зовнішній діаметр плунжера, м; d — діаметр штока, м; h — ККД домкрата (без ураху­вання ККД насосної станції), залежно від тиску і стану ущільнень h = 0,95...0,98. Тягове зусилля домкрата має забезпе­чити отримання розрахункових напру­жень в арматурі, тобто

F_д= F_роз

F_роз=s_розsn,

де s_роз – розрахункові напруження для арматури, що попередньо напружується, Па; S - площа поперечного перерізу, м²; n - кількість дротів у пакеті.

Швидкість натягування , м/с, арматури

V=4П/[p(D²-d²)],

де П – подача масляного насоса, м³/с.

Хід поршня, м, гідродомкрата

L=e₁l+A,

де є₁ — відносне подовження дроту при його натягуванні, є₁ = s_роз /Е; l — довжина арматури, що натягується, м; А — хід поршня для вибору вільного прови­сання пакета чи стрижня, м; Е — модуль пружності арматурної сталі, Па.

Довжина арматурної заготовки, що за­знає електротермічного натягування, дорівнює відстані між опорними по­верхнями тимчасових кінцевих анкерів (див. рис. 7.20):

l_e=l_y-Dl_k-Dl_ф-Dl₀

де l_y — відстань між зовнішніми граня­ми упорів па формах, піддонах і стендах з урахуванням конструктивних особли­востей упорів, мм; Dl_k —деформація кон­тактних елементів анкерів і упорів, мм; Dl_ф — поздовжня деформація форми, піддона, опорних конструкцій стенда при натягуванні арматури, мм; Dl₀— повне розрахункове подовження натягнутої ар­матурної заготовки в холодному стані, що забезпечує максимальне розрахункове напруження, мм.

Значення Dl_k і Dl_ф визначають дослі­дами, a Dl₀ розраховують за формулою

Dl₀=l_ys_0max/E_a

де s_0max= s₀+р; s₀ - задане контро­льоване попереднє напруження армату­ри, Па; р — верхнє граничне відхилення від заданого напруження, взяте залежно від довжини виробу, Па; Е_a — модуль пружності арматурної сталі, Па (для
стрижневої арматури Е_a = 2*10¹¹ Па ,для високоміцного дроту Е_а =1,8*10¹¹ Па).

Довжина стрижня, що відрізується,

l₀=l_a+2a

де l_а — довжина арматурної заготов­ки, мм; a — довжина кінця стрижня, що витрачається на встановлення чи утворен­ня тимчасового кінцевого анкера, мм.

Якщо після утворення чи установлен­ня анкерів арматурний стрижень зміцню­ватиметься витягуванням на 3,5 % для сталей 25Г2С і 35ГС і на 5,5 % для сталі Ст5 (відносне подовження т становити­ме відповідно 0,035 і 0,055 від початко­вої довжини), то довжина

l₀=l_a/(1+m)+2a

Під час нагрівання арматура подовжу­ється внаслідок об'ємного розширення матеріалу. Довжина стрижня l_t, нагрітого до певної температури,

l_t=l_a[1+a(t_k-t₀)],

де t_к — кінцева температура нагрівання арматури, °С; t₀ — початкова температу­ра (температура навколишнього середо­вища), °С; a — тепловий коефіцієнт лі­нійного розширення матеріалу, для сталі a=12*10^-6 K^-1

За температури нагрівання t_нагр = t_k –t₀ подовження стрижня

Dl_t=l_t-l_e;

Dl_t=at_нагрl_з.

Це подовження має забезпечити кріп­лення стрижня на упорах форми і виник­нення в ньому розрахункових напружень при остиганні

Dl_t=kDl₀,

де k = 1,4. ..1,6 — коефіцієнт, що врахо­вує потрібне перевищення фактичного подовження порівняно з розрахунковим, яке компенсує зазори між анкерами й упорами форми у момент укладання і скорочення довжини стрижня внаслідок деякого його охолодження при перене­сенні з електротермічної установки до форми.

Точніше термічне подовження арматур­ної заготовки розраховують за формулою

Dl_t=c+Dl_c+Dl_ф+Dl₀,

де с = 1 — додаткове подовження арма­тури, що забезпечує її вільне укладання в упори з урахуванням остигання при пе­ренесенні в упори, на 1 м довжини арма­турної заготовки, мм.

Фактичне зусилля натягу можна роз­рахувати з урахуванням стріли прогину, частоти власних коливань, зміни магніт­них властивостей напруженої арматурної сталі тощо.

Зусилля натягу арматури, Н, з ураху­ванням стріли прогину

F_н=Fl/(4f),

де F — сила, прикладена перпендикуляр­но до дроту тягою динамометра в середній точці між опорами, Н; l — відстань між опорами приладу, м; f— стріла прогину, м.