Większość konstrukcji żelbetowych nie będzie wyposażona w pręty zbrojeniowe o pełnej długości. Produkcja i transport długich prętów są trudne, co ogranicza stosowanie prętów zbrojeniowych o pełnej długości.
Metoda stosowana do łączenia prętów zbrojeniowych, tak aby siła była skutecznie przenoszona z jednego pręta na drugi, nazywana jest splataniem. Integralność konstrukcji betonowej zależy od prawidłowego połączenia prętów zbrojeniowych.
Fig.1: Łączenie prętów zbrojeniowych
Siły są przenoszone z jednego pręta na drugi poprzez wiązania w betonie. Siła jest najpierw przenoszona na beton poprzez wiązanie z jednego pręta, a następnie jest przenoszona na drugi pręt tworzący splot poprzez wiązanie pomiędzy nim a betonem. W związku z tym beton w miejscu łączenia poddawany jest dużym naprężeniom ścinającym i rozrywającym, które mogą powodować pęknięcia w betonie. Prawidłowo zaprojektowany splot jest kluczowym elementem w przenoszeniu sił przez pręty zbrojenia poprzez stworzenie odpowiedniej ścieżki obciążenia.
Rys.2Strzemiona w punktach łączenia
Metody łączenia zbrojenia
- Łączenie zakładkowe
- Łączenie mechaniczne
- Łączenie spawane
W Indiach wymóg łączenia prętów zbrojeniowych jest ujęty w IS456 cl.25.2.5. W kodeksie tym określono również, że łączenie prętów zginanych nie powinno być wykonywane w przekrojach, w których moment zginający jest większy niż 50% momentu oporu, a w każdym przekroju powinno być połączone nie więcej niż 50% prętów zbrojenia. Łączenie prętów powinno być wykonywane na przemian, jeżeli więcej niż jeden pręt musi być łączony.
1.Łączenia zakładkowe
Łączenie zakładkowe jest najbardziej powszechnym i ekonomicznym łączeniem stosowanym w budownictwie. Połączenia spawane i mechaniczne wymagają więcej pracy i umiejętności w porównaniu z łączeniem zakładkowym.
Rys.3: Łączenie pręta >36mm średnicy
Ważne punkty, na które należy zwrócić uwagę przy wykonywaniu połączeń zakładkowych w prętach zbrojeniowych:
- Zakładki w zbrojeniu powinny być zawsze przesunięte w czasie. Odległość między środkami zakładek nie powinna być mniejsza niż 1,3 wymaganej długości zakładki prętów. Pręty, które mają być docierane, powinny być ułożone pionowo jeden nad drugim lub poziomo jeden obok drugiego.
- Całkowita długość docierania prętów, w tym łuków, haków itp. przy rozciąganiu giętnym, nie powinna być mniejsza niż 30-krotna średnica pręta o pełnej długości rozwinięcia Ld zgodnie z obliczeniami, w zależności od tego, która z nich jest większa.
- Długość docierania przy bezpośrednim rozciąganiu powinna być 30-krotną średnicą pręta (30) lub 2 Ld, w zależności od tego, która z nich jest większa. Sploty rozciągane powinny być zamknięte w spiralach wykonanych z prętów 6 mm o rozstawie nie większym niż 100 mm. Należy również przewidzieć haki na końcu prętów rozciąganych.
- Długość zakładki przy ściskaniu powinna być większa niż 24 lub Ld przy ściskaniu. Gdy słupy poddawane są zginaniu, długość zakładki może być również zwiększona do wartości przy rozciąganiu zginającym, jeżeli okaże się, że pręt jest rozciągnięty.
- Gdy muszą być docierane pręty o dwóch różnych średnicach, długość zakładki powinna być obliczona na podstawie średnicy mniejszego pręta.
- Należy unikać łączenia zakładkowego prętów zbrojeniowych o średnicy większej niż 36 mm. W przypadku, gdy takie pręty muszą być docierane, należy je spawać. W przypadku, gdy spawanie prętów zimnych jest dozwolone, należy przestrzegać specjalnych instrukcji dotyczących tych prętów.
- Gdy docieranie prętów zbrojeniowych musi być wykonane w nietypowych okolicznościach, takich jak docieranie w obszarach dużych momentów lub gdy więcej niż 50% prętów musi być docieranych, wokół docieranych prętów powinny być wykonane dodatkowe, ściśle rozmieszczone spirale, a długość docierania powinna być zwiększona.
- Gdy wiązki prętów mają być łączone przez docieranie, należy łączyć po jednym pręcie zbrojenia, a łączenie powinno być rozłożone w czasie.
- Jeśli ogólne zasady dotyczące zakładek nie mogą być przestrzegane w konstrukcji, należy zapewnić specjalne połączenia spawane lub połączenia mechaniczne (Cl. 25.2.5.2 normy IS 456).
- Użycie łączników zakładkowych spowoduje problemy zatoru w połączeniach, które będą wymagały zastosowania innej metody łączenia. Zatłoczenie prętów zbrojeniowych spowoduje powstanie krytycznych punktów naprężeń w prętach zbrojeniowych, trudności z przejściem przez nie betonu, a długość splotu będzie niewystarczająca.
2.Splot mechaniczny
Splot mechaniczny lub połączenie wykorzystuje mufę lub tuleję do połączenia dwóch prętów zbrojeniowych. Łączenie mechaniczne jest nowym typem łączenia w indyjskim przemyśle budowlanym.
Fig.4: Łączenie mechaniczne >36mm średnicy
Łączenie mechaniczne ma wiele zalet w porównaniu z konwencjonalną metodą zakładkową. Niektóre z nich to:
- Ciągły pręt zbrojeniowy uzyskuje się dzięki temu łączeniu mufowemu. Unika się błędów wynikających z niewłaściwej długości zakładki, jak w metodzie konwencjonalnej.
- Zmniejsza się marnotrawstwo stali. Zastosowanie złącza mechanicznego pozwala uniknąć długości zakładki. Pozwoli to zaoszczędzić znaczną ilość stali.
- Możemy użyć łączników jako kołków. Pozwoli to na zaoszczędzenie materiału szalunkowego.
- Złącza mechaniczne nie tworzą żadnych zatorów stalowych, ponieważ docieranie prętów jest wyeliminowane.
- Złącza zapewniają większą elastyczność dla projektantów.
- Wytrzymałość w złączu jest łatwo analizowana w przypadku złącza mechanicznego w porównaniu do konwencjonalnego złącza zakładkowego.
Złącza mechaniczne są najczęściej stosowanymi złączami mechanicznymi lub złączami do zbrojenia. Mufy mechaniczne mogą być dwojakiego rodzaju:
- Mufy gwintowane
- Mufy niegwintowane
Mufy gwintowane: Sprzęgła gwintowane są klasyfikowane na dwa:
- Sprzęgła gwintowane stożkowe: Ten typ stożkowych łączników jest dopasowany do jednego końca gwintowanego pręta zbrojeniowego, a sąsiedni pręt zbrojeniowy jest połączony i dokręcony za pomocą skalibrowanego klucza dynamometrycznego. Procedura jest wykonywana na miejscu budowy.
Fig.5:Stożkowe łączniki gwintowane (Image Courtesy : CSRI)
- Roll Łączniki gwintowane: W tym typie, pręty, które mają być połączone jest wciśnięty przez zestaw rolek. Te sprasowane końce są połączone przez łączniki z dopasowanymi i równoległymi gwintami.
Fig.6:Złącza z gwintem rolkowym (Image Courtesy : CSRI)
Złącza niegwintowane: Ten typ łączników mają różne typy, które są używane w obszarach, gdzie gwintowane łączniki nie mogą być zatrudnieni. Różne typy to:
- Sprzęgła skręcane
- Sprzęgła zgrzewane tarciowo
- Sprzęgła spawane
- Sprzęgła przesuwne
Rys.7Główne zastosowanie łączników niegwintowanych to prace naprawcze niż nowe prace budowlane. Są to wyższe koszty w porównaniu do gwintowanych sprzęgieł i dlatego nie są szeroko stosowane. Mufy używane do tego procesu są nieporęczne, a proces instalacji jest powolny.
3.Łączenie spawane
Spawanie nie jest powszechnie stosowane, ponieważ może wpływać na wytrzymałość prętów zbrojeniowych. W przypadku połączeń spawanych przestrzegane są specjalne warunki i zasady.
- Spawane łączenie jest stosowane dla prętów zbrojeniowych o średnicy większej niż 36mm.
- Jeśli nie ma wykwalifikowanej siły roboczej, unika się tej metody
- W obszarach, w których występuje zatłoczenie prętów zbrojeniowych i wymagana jest większa wytrzymałość na zginanie, przyjmuje się tę metodę.
- Jeśli używamy prętów, które mają złe specyfikacje spawalności, ta metoda nie jest stosowana.
Przed wykonaniem zbrojenia spawanego, konieczna jest odpowiednia analiza chemiczna stalowych prętów zbrojeniowych, inspekcja terenowa, jakość stali i właściwy nadzór.
Rys.8Spawanie doczołowe prętów zbrojeniowych
Rys.9: Spawanie zakładkowe prętów zbrojeniowych