De flesta armerade betongkonstruktioner är inte försedda med armerade stänger i full längd. Det är svårt att tillverka och transportera långa stänger, vilket begränsar användningen av armerade stänger i full längd.
Metoden som används för att sammanfoga armeringsstängerna, så att kraften överförs effektivt från den ena stången till den andra kallas för skarvning. Betongkonstruktionens integritet är beroende av att armeringsstängerna skarvas korrekt.
Fig.1: skarvning av armeringsstänger
Krafterna överförs från en stång till en annan genom bindningar i betongen. Kraften överförs först till betongen genom bindningen från den ena stången och sedan överförs den till den andra stången som bildar skarven genom bindningen mellan den och betongen. Betongen vid skarvpunkten utsätts således för höga skjuv- och splittringsspänningar som kan orsaka sprickor i betongen. En korrekt utformad skarvning är en nyckelfaktor för att överföra krafterna genom armeringsstängerna genom att skapa en lämplig belastningsväg.
Fig.2: Stigbyglar vid skarvpunkter
Metoder för skarvning av armering
- Skärning
- Mekanisk skarv
- Svetsad skarv
I Indien omfattas kravet på skarvning av armeringsjärn av IS456 cl.25.2.5. I koden anges också att skarvning av böjelement inte bör ske i sektioner där böjmomentet är mer än 50 % av motståndsmomentet, och att inte mer än 50 % av armeringsstängerna bör skarvas i en viss sektion. Splittningen av armeringsstänger bör utföras för alternativa armeringsstänger om mer än en armeringsstång måste splicas.
1.Skärningsspont
Skärningsspont är den vanligaste och mest ekonomiska skarv som används i konstruktionen. Svetsade skarvar och mekaniska skarvar kräver mer arbete och skicklighet jämfört med överlappning.
Fig.3: Splittning av stång >36mm diameter
Det är viktigt att notera när man tillhandahåller överlappning i armeringsstänger:
- Skärvar i armering ska alltid vara förskjutna. Avstånden från centrum till centrum för överlappningar bör inte vara mindre än 1,3 gånger den erforderliga överlappningslängden för stängerna. De stänger som ska överlappas ska antingen placeras vertikalt ovanför varandra eller horisontellt bredvid varandra.
- Den totala överlappningslängden för stänger, inklusive krökar, krokar etc. vid böjspänning, ska inte vara mindre än 30 gånger stängernas diameter eller den beräknade fulla utvecklingslängden Ld, beroende på vilken som är störst.
- Överlappningslängden vid direkt spänning ska vara 30 gånger stängernas diameter (30) eller 2 Ld, beroende på vilken som är störst. Spänningsskarvar ska vara inneslutna i spiraler tillverkade av 6 mm stänger med ett avstånd på högst 100 mm. Krokar ska också finnas i slutet av spänningsstängerna.
- Spaltlängden vid kompression ska vara mer än 24 eller Ld vid kompression. När pelare utsätts för böjning kan skottlängden också ökas till värdet vid böjningsspänning om det visar sig att stången är på spänning.
- När två stänger med olika diameter måste överlappas ska skottlängden beräknas utifrån diametern på den mindre stången.
- Skottspjälkning av armeringsstänger som har en diameter som är större än 36 mm ska undvikas. Om sådana stänger måste överlappas ska de svetsas. När svetsning av kalla armeringsstänger är tillåten bör de särskilda anvisningar som gäller för dessa stänger följas.
- Om överlappning av armeringsstänger måste göras under ovanliga omständigheter, t.ex. vid skarvning i områden med stora moment eller om mer än 50 % av stängerna måste skarvas, bör ytterligare spiraler med tätt avstånd anbringas runt de överlappade stängerna och längden på överlappningen bör ökas.
- När buntstänger ska skarvas genom överlappning ska en armeringsstång i taget skarvas och skarvarna ska vara förskjutna.
- Om de allmänna reglerna om överlappning inte kan följas i en konstruktion ska särskilda svetsade skarvar eller mekaniska anslutningar tillhandahållas (kl. 25.2.5.2 i IS 456).
- Användningen av överlappningsskarvar kommer att orsaka problem med överbelastning av skarvarna, vilket kommer att kräva att man använder någon annan skarvningsmetod. Överbelastning av armeringsjärn kommer att skapa kritiska spänningspunkter i armeringsjärn, svårigheter för betongen att passera igenom, skarvlängden skulle vara otillräcklig.
2.Mekanisk skarv
En mekanisk skarv eller en skarv använder sig av en koppling eller en hylsa för att skarva två armeringsjärn. Den mekaniska skarven är en ny typ av skarvning i den indiska byggnadsindustrin.
Fig.4: Mekanisk skarv >36mm diameter
Den mekaniska skarven har många fördelar jämfört med den konventionella metoden med överlappning. Några av dem är:
- En kontinuerlig armeringsstång erhålls genom denna kopplings skarvning. Felen på grund av fel överlappningslängd som i den konventionella metoden undviks.
- Svinnet av stål minskar. Användningen av en mekanisk skarv hjälper till att undvika överlappningslängder. Detta sparar märkbart mycket stål.
- Vi kan använda kopplingar som pluggstänger. Detta kommer att spara på formningsmaterialet.
- De mekaniska skarvarna kommer inte att skapa någon stålstockning eftersom överlappningen av stängerna elimineras.
- Kopplingar ger större flexibilitet för konstruktörerna.
- Styrkan vid skarven är lätt att analysera när det gäller mekanisk skarv jämfört med konventionell överlappningsskarv.
Mekaniska kopplingar är den vanligaste mekaniska skarven eller skarven för armering. De mekaniska kopplingarna kan vara av två typer:
- Gängade kopplingar
- Omgängade kopplingar
Gängade kopplingar: De gängade kopplingarna klassificeras i två kategorier:
- Koniska gängade kopplingar:
- Koniska gängade kopplingar: De är monterade i ena änden av det gängade armeringsjärnet och det angränsande armeringsjärnet ansluts och dras åt med hjälp av en kalibrerad momentnyckel. Förfarandet utförs på plats.
Fig.5:Koniska gängkopplingar (Image Courtesy : CSRI)
- Rullgängade kopplingar: I den här typen pressas de stänger som ska anslutas av en uppsättning rullar. Dessa pressade ändar ansluts av en koppling med matchande och parallella gängor.
Fig.6:Rullgängade kopplingar(Image Courtesy : CSRI)
Kopplingar utan gängor: Denna typ av kopplingar har olika typer som används på områden där gängade kopplingar inte kan användas. De olika typerna är:
- Boltade kopplingar
- Friktionssvetsade kopplingar
- Svetsade kopplingar
- Svetsade kopplingar
Fig.7:Swage Coupler (Image Courtesy: Incon)
Det huvudsakliga användningsområdet för kopplingar utan gängor är reparationsarbeten än nybyggnationer. Dessa är dyrare jämfört med gängade kopplingar och används därför inte i stor utsträckning. De kopplingar som används för denna process är skrymmande och installationsprocessen är långsam.
3.Svetsad skarv
Svetsad skarv används inte allmänt eftersom den kan påverka armeringsjärnens hållfasthet. Särskilda villkor och regler följs för svetsad skarvning.
- Svetsad skarvning används för armeringsjärn med en diameter större än 36 mm.
- Om det inte finns kvalificerad arbetskraft undviks metoden
- Områden där det finns överbelastning av armeringsjärn och där det krävs större momenthållfasthet, används denna metod.
- Om vi använder oss av stänger som har dåliga specifikationer för svetsbarhet används inte denna metod.
För att genomgå svetsad armering är det nödvändigt att ha en ordentlig kemisk analys av armeringsstålen, fältinspektion, stålets kvalitet och ordentlig övervakning.
Fig.8Stumpsvetsning av armeringsjärn
Fig.9: Överlappsvetsning av armeringsjärn