», а термином «стержень» называют тела удлиненной формы, которое сопротивляются только усилиям сжатия и растяжения (в противоположность балке , которая работает преимущественно на изгиб).

Стержень условно представляется в виде совокупности параллельных или почти параллельных продольных волокон. Сечение стержня, нормальное волокнам, называется поперечным сечением . Геометрическое место точек, проходящих через центры тяжести поперечных сечений, называется осью стержня .

Типы стержней

Основное назначение стержней - воспринимать осевые (растягивающие и сжимающие силы), а также изгибающие моменты. Частным случаем стержней являются гибкие нити, которые работают только на растяжение, не оказывая сопротивлению сжатию и изгибу. Стержень, работающий главным образом на изгиб, называется балкой или брусом . Вертикальный стержень, работающий главным образом на осевые силы, называется стойкой или колонной , а наклонный стержень - раскосом. Горизонтальный стержень, работающий на сжатие, называется распоркой, а на растяжение - затяжкой .

По форме оси различают прямые, кривые и ломаные стержни. Прямой стержень может иметь постоянное и переменное сечение, том числе сечение, которое ступенчато изменяется по длине стержня. Кривой стержень является расчётной схемой арок, кольцевых фундаментов, кольцевых рёбер жесткости оболочек и других линейных конструкций. Примером ломаного стержня является опорная балка балкона или эркера здания.

По относительным размерам в поперечном сечении различают массивные и тонкостенные стержни. Массивные стержни по форме поперечного сечения подразделяются на прямоугольные, круглые, тавровые, двутавровые, крестообразные и т. п. Тонкостенные стержни подразделяются на стержни с открытым и замкнутым поперечным сечением. Деление стержней на массивные и тонкостенные весьма условно. Главным отличительным признаком тонкостенных стержней является необходимость учета при их расчете на кручение [депланация|депланации]] поперечного сечения.

Стержни образуют многочисленные несущие системы зданий и сооружений. Из стержней состоят балочные и арочные системы, рамы , фермы , решетчатые башни и вышки , сетчатые оболочки , а также разнообразные каркасные системы эданий, (стоечно-балочные , связевые, рамно-связевые, рамные).

Классификация стержневых систем

• По виду соединения стержней - с шарнирным соединением (фермы, решетчатые башни, купола, оболочки, структуры и др.); с жестким соединением (рамы).

• По схеме нагружения - плоские, воспринимающие внешние нагрузки, действующие только в плоскости стержневой системы; пространственные, воспринимающие внешние нагрузки произвольного направления.

• По степени статической определимости - статически определимые, статически неопределимые.

• По назначению - опорные, пролетные, совмещенные.

Принципы расчета стержневых систем

Расчет стержневых систем является основной задачей строительной механики . При расчете различают статически определимые и статически неопределимые стержневые системы.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Стержень (строительная механика)" в других словарях:

Стержень главная часть чего либо. (англ. core, pivot) Стержень (строительная механика) тело удлиненной формы, два размера которого (высота и ширина) малы по сравнению с третьим размером (длиной) Стержень литейный, отъемная часть… … Википедия

опорный стержень - Расчетная схема цилиндрической подвижной опоры, указывающая линию действия опорной реакции. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 82. Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики… …

У этого термина существуют и другие значения, см. Брус. Брус (в механике материалов и конструкций) модель тела, у которого один из размеров гораздо больше двух других. При расчётах брус заменяют его продольной осью. В строительной механике… … Википедия

В строительной механике, упрощённое изображение сооружения, принимаемое для расчёта. Различают несколько видов расчётных схем, отличающихся основными гипотезами, положенными в основу расчёта, а также используемым при расчёте математическим… … Википедия

В строительной механике, несущая конструкция, состоящая из прямолинейных или криволинейных стержней, соединённых между собой в узлах. В инженерных сооружениях применяются, как правило, геометрически неизменяемые С. с. Характерные примеры… … Большая советская энциклопедия

балка - Стержень, работающий главным образом на изгиб. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 82. Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] балка 1. в сопротивлении материалов горизонтальный или слегка… … Справочник технического переводчика

Гвозди толевые круглые (ГОСТ 4029-63) когда-то применялись для монтажа кровельного материала с одноименным названием – толь. Сегодня же этот тип кровли отходит в прошлое, а крепежный материал получает новую жизнь.

Столкнувшись с деревянными изделиями, у многих людей возникает нормальный и вполне закономерный вопрос – какие именно гвозди применять для строительства? Как материал, для изготовления обычно применяют сталь, но иногда встречаются медные, латунные и бронзовые гвозди. Занимаясь работой, обычно выполняемой плотниками или кровельщиками, неплохо было бы узнать, какие есть размеры у данного крепежного элемента. Немаловажно и то, с какими досками придется работать, какую толщину придется пробить, чтобы наше соединение было как можно прочнее.

Что интересно, по назначению разделяют довольно большое количество гвоздей разной формы и длины. Строительные гвозди, изготовленные из проволоки, имеют разный диаметр стержня, в зависимости от него могут иметь плоскую или коническую головку. Если у гвоздя диаметр стержня до 1,6 мм, то у него будет вверху плоская головка. Ну, а при большем диаметре используют коническую шляпку. Обычно диаметр плоской головки равняется двойному диаметру стержня. В случае конической головки действует другое правило, когда это отношение несколько может уменьшиться, а обхват стержня – увеличиться.

Работа с крышей постоянно ведется на строительствах. Невозможно представить дом без кровли, это уже будет не жилье, а непонятно что.

Хотя появляются новые современные технологии и материалы, но само предназначение и форма кровли в целом осталось неизменным. Зайдя в магазин в городе или в интернет-магазин, можно увидеть множество самых разнообразных покрытий для крыши, а вам предстоит сделать нелегкий выбор в этом перечне. Но, несмотря на это, большинство людей не изменили привычке приобретать для перекрытия традиционный толь и рубероид с дальнейшим креплением их толевыми гвоздями. Конечно же, перечисленные изделия не являются привлекательными по сравнению с новыми. Много новых кровельных материалов с разнообразной цветовой палитрой уже давно создают неплохую конкуренцию старому покрытию, но для крепления по-прежнему необходим толевой гвоздь.

Для того чтобы соединить деревянные составляющие (строительные фермы, столярные изделия и прочие виды работ), есть много видов крепежа, одним из которых является обычный . Это изделие представляет собой стержень, на одном из концов которого находится плоская шляпка, по ней легко . Шляпки могут быть двух видов: гладкой или рифленой. По своему виду они похожи на крупную кнопку. Второй конец заострен, что позволяет гвоздю под ударами легко пробивать древесину. Если говорить о металлических крепежных изделиях, то их существует много видов со своими собственными предназначениями и особенностями. Среди них можно выделить такие гвозди, как строительные, мебельные, с винтовым креплением и толевые. Это виды крепежей, наиболее востребованных на строительных участках, когда речь идет о деревянных изделиях.

Каково же предназначение толевых гвоздей? Чаще всего они используются при обустройстве крыши. Особенность их заключатся в том, что, действуя деликатно, они не нарушают целостный состав материалов с низкой прочностью, которыми пользуются в изготовлении кровли. Как видно из названия этого вида, цель толевых гвоздей в первую очередь заключается в креплении довольно мягких материалов для кровли , таких как толь и рубероид. Их отличие от прочих заключается в том, что у них есть широкая шляпка, плоская головка и удобное круглое сечение. Так что ими можно крепко и надежно провести крепеж кровли, не портя тонкие материалы. Эта та же экономия средств и времени, ведь, испортив целостность рубероида, придется делать латку в месте повреждения или покупать новый рулон.

Могут быть толевые гвозди оцинкованные и без покрытия. Менее всего практичны чёрные гвозди, потому что не отличаются долгим сроком службы, портятся под действием погоды, из-за чего быстро поддаются коррозии. Оцинкованные же гвозди наиболее подходят в качестве крепления для конструкций, служат на порядок дольше и не имеют перечисленных выше негативных отличий. Как определить вид гвоздя? Увидев тонкий стержень и его широкую шляпку, сразу же можно отличить это изделие от других видов. Диаметр имеет весьма небольшие размеры, до 3 мм, соответственно в зависимости от этого параметра находится и длина. Слишком тонкий, но длинный гвоздь может загнуться при соприкосновении с крепкой породой дерева. Головка больше стержня по диаметру, как правило, вдвое или даже немного больше.

Теперь подробней об областях их применения в строительстве и ремонте, а их достаточно много. Основное назначение толевых гвоздей – крепление толя, рубероида, также они используются для крепления битумной гибкой черепицы, плиток из асбестоцемента , и, конечно же, материала в виде тонких листов к обрешетке во время строительства кровли дома. Толевыми гвоздями успешно пользуются также для сборки корпусной мебели. Хорошо применяются они и для соединения листов из прессованных материалов, например, ДВП и нового МДФ к поверхности дерева. Сделанные не только надежно, но и красиво, толевые гвозди возможны для применения в декорировании.

Безусловно, чаще всего, они всё же применяются для крепления кровельных частей. К существенным недостаткам можно отнести то, что предназначенные лишь для материалов с малыми плотностью и толщиной, толевые гвозди больше нигде не применимы. Упаковка гвоздей производится в картонные ящики по 25 кг, после чего они складываются на деревянные поддоны. По желанию клиента, фирмы, производящие гвозди из прочной стальной проволоки, могут изготовить изделия с нестандартными размерами для удовлетворения нужд любого строительства, в каком угодно количестве. Как происходит производство?

Благодаря специальному оборудованию, имеющему название гвоздильных автоматов, и применению в качестве сырья для производства гвоздей катанной низкоуглеродистой стали, получаются гвозди, которые прослужат в доске долгое время. Что интересно, проволока, из которой они делаются, доставляется в удобных для разматывания бухтах. На рабочей части стерня имеется насечка, цель которой – обеспечить надежное крепление к крыше. Можно также упомянуть такие близкие виды крепежа, как шиферные гвозди, используемые в качестве крепежа, когда нужно прибить асбестоцементные листы, именуемые в народе шифером, к обрешетке из дерева, устроенной на крыше.

Особенность таких гвоздей – головка-шайба и большая длина при небольшом диаметре. Изделия для крепежа шифера бывают исключительно оцинкованными, для избегания появления следов ржавчины по волнам на шифере. А трефовые гвозди отличаются наличием вдоль стержня канавки, от шляпки до острия, или же с перемычками. Они надежнее держатся в доске, ими пользуются при работе с рулонными материалами. Трефовые гвозди без перемычки и с ней обозначают соответственно буквами Т и ТП. Такие виды крепежа, как резные, в сравнении с обычными, проволочными, более прочные на изгиб во время забивки, а также легко могут расколоть доску. Кровельные гвозди, подобно шиферным, используются для устройства кровли, но уже не из асбестоцемента, а из металла.

В этой статье мы расскажем о разных видах армирования конструкций и откроем некоторые секреты профессии арматурщика. Также будут приведены упрощённые расчёты, описания документации, схемы армирования. В статье вы найдёте практические советы и рекомендации по ведению арматурных работ.

Виды армирования

Армирование — неотъемлемая часть конструкции, материал которой предусматривает переход из жидкого состояния в твёрдое. Этот процесс называют схватыванием или твердением. По способам армирования различают:

1. Дисперсное — добавление в жидкий раствор фибровых волокон или металлической стружки. Придаёт монолитному участку жёсткость и стойкость к истиранию. Применяют в устройстве полов, стяжек. Может применяться в комбинации со стержневым способом.
2. Стержневое — в объём бетона или раствора включают систему стержней (сетку, каркас), которая распределяет нагрузку внутри конструкции. Применяют для несущих и отдельно стоящих элементов зданий.
3. Слоевое (укрепление слоя) — в слой жидкого раствора или шпатлёвки включают сетку для придания стабильности отделочного слоя. Применяют при отделке и ремонте плоскостей.

В данной статье мы рассмотрим армирование конструкций при помощи каркаса и сеток.

Армирование конструкций

Отвердевший бетон выдерживает высокие нагрузки на сжатие — до 1000 кг/см 2 , но неустойчив на излом, разрыв и растяжение. При этом его производство — относительно недорогое.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу. К тому же стоимость производства высока, учитывая, что в неё входят расходы на добычу металла .

Поскольку любая несущая конструкция подвергается комбинированным нагрузкам, необходим материал, удовлетворяющий нескольким требованиям. Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств. В результате получается железобетон, устойчивый к сжатию, изгибу и излому.

Поскольку все ж/б изделия условно подразделяются на заводские и местного производства, арматура работает в них по-разному. Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры. Перед укладкой бетона в форму стержни предварительно растягивают (напрягают) специальным устройством. После отвердения напряжение в стержнях остаётся — арматура как бы «поджимает» весь элемент вдоль них, что значительно улучшает механические свойства детали. Например, балка или плита с предварительно напряжённой арматурой выдерживает большие нагрузки (+ 40-60%) на изгиб, чем обычные.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции. Стержни переходят из одного элемента в другой, что делает их взаимосвязанными между собой и придаёт требуемую жёсткость каркасу здания. Этот эффект даёт возможность возводить небоскрёбы на относительно малой площади.

Армирование СНиП

При строительстве ответственных зданий и сооружений расчёт сечения и количества стержней — один из основных. Нормы армирования регламентируются документами — СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и приложением к нему «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию». В этих документах подробно описаны расчёты, допуски и требования к конструкциям, в которых применено армирование.

Условия эксплуатации и требования к самим стержням нормируются документом ГОСТ 10884-94 «Сталь для железобетонных конструкций» .

Глубокие расчёты необходимы при строительстве крупных и сложных объектов — высотных зданий, мостов, башен, плотин. Для расчёта армирования конструкций в частном строительстве достаточно придерживаться основных правил, которые актуальны для всех случаев применения арматуры.

Сортамент арматуры

Ещё одним полезным документом является сортамент. В нём приведены все возможные характеристики арматурных изделий — вес погонного метра и зависимость его от диаметра, площадь сечения стержня и марки стали и многие другие. Эти данные необходимы при более сложных расчётах — монолитных перекрытий, резервуаров или зданий, имеющих более 3-х этажей.

Класс арматуры

Как правило, в частном порядке используют самые распространённые марки и диаметры стержней. Условно этот набор можно назвать «оптимальным разрядом». В него входят стержни диаметром от 6 до 18 мм. Классы арматуры оптимального разряда по ГОСТ 5781:

1. А1 (А240). Гладкий прут Ø 6-12 мм — в бухтах (бобинах, мотках), 12-40 мм — в прутах (круг).
2. А2 (А300). Имеет винтовые рёбра. Диаметр 10-12 мм — в бухтах, 12-40 мм — в прутах.
3. А3 (А400). Поперечные рёбра расходятся «ёлочкой» от продольного ребра. Ø 6-12 мм — в бухтах, 12-40 мм — прутах.

Другие марки встречаются редко — в основном на объектах с высокими требованиями, эти изделия изготавливают на заказ из более качественной стали.

Армирование бетона бывает только двух видов по конструкции — плоская сетка (может быть изогнута) или пространственный каркас. Сетку применяют для лежачих плит и стяжек, пространственный каркас — для объёмных элементов — балок, перемычек, армопояса , колонн, стен и др. При этом две сетки, устроенные на стабильном расстоянии друг от друга, уже представляют собой каркас (например, стеновой).

Расчёт армирования

Когда определена форма изделия (элемента) и его размер, дело остаётся за малым — определить диаметр и шаг ячейки каркаса. В строительстве с невысокими требованиями оптимально применить эффективную систему адаптированного расчёта. Принцип применения арматуры разного диаметра прост — чем больше нагрузки несёт элемент, тем толще необходимы стержни.

Показатели каркасов и сеток для разных конструкций:

В адаптированном расчёте можно применить общий принцип — достаточный шаг ячейки будет равен диаметру стержня, умноженному на 10. В ответственных местах — примыкания и соединения элементов — следует добавлять усиления, т. е. устанавливать дополнительные стержни.

Схема армирования

Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты. В 80% случаев для выполнения каркаса любой сложности достаточно будет двух позиций:

• рабочие стержни — пруты арматуры Ø 12-18 мм, устроенные вдоль конструкции;
• распределительные (конструктивные) элементы — изделия из проволоки Ø 6-8 мм, которые распределяют в пространстве и фиксируют рабочие стержни с заданным шагом.

Разумеется, понадобится вязальная проволока.

Схема армирования балки: 1 — армирование лежачих, фундаментных балок и армопояса; 2 — армирование висячих балок, фундамента; 3 — защитный слой 40 мм; 4 — вспомогательные рабочие стержни; 5 — основные рабочие стержни; 6 — хомут

Если балка предполагается висячая, все стержни в ней должны быть одинакового сечения (не менее 16 мм). Для лежачей балки вспомогательные стержни могут быть меньшего диаметра.

Схема армирования плиты: 1 — лежачая плита; 2 — висячая плита; 3 — «лягушка»; 4 — распределительная арматура; 5 — рабочая арматура

Каркас висячей плиты представляет собой две зеркально расположенные сетки. Равное расстояние между ними удерживается с помощью ограничителей.

Станок для арматуры

Для того чтобы изготовить элементы типа «хомут» или «лягушка» потребуется специальное приспособление — гибочный станок. Если предполагается ощутимый объём бетонирования, начать следует именно с изготовления этого станка из подручного материала. Он представляет собой верстак на стальной раме, надёжно установленный в горизонтальном положении.

Чтобы собрать станок для арматуры на месте, вам понадобится подручный материал — обрезки металла, среди которых должны быть два уголка 40х40 или 45х45.

Порядок работ:

1. Основной элемент станка — упор со втулкой. В середине верстака привариваем вертикально стержень длиной 8-10 мм и подбираем стальную трубку, которая свободно на него наденется.
2. К трубке привариваем рычаг — лучше всего уголок горизонтальной полкой к трубке. Если уголка нет, тогда упор в 100 мм от приваренного стержня.
3. К наружному краю рычага привариваем удобную ручку.
4. Укладываем арматуру наибольшего диаметра (но не более 18 мм), которую необходимо гнуть параллельно длинному краю верстака.
5. Привариваем к верстаку упор — лучше всего уголок.

Станок может иметь произвольную конструкцию. Основная идея — сила прикладывается в трёх точках через рычаги.

В продаже часто можно встретить заводские ручные приспособления для загиба арматуры, но они редко выдерживают интенсивные нагрузки и предназначены для домашнего использования. Для больших объёмов можно приобрести электрический гибочный станок 220 или 380 В. При помощи электрического станка можно выгибать довольно сложные элементы, которые используют в том числе и в художественной ковке. Цена нового электрического гибочного станка до 40 мм начинается от 70 000 руб.

Сварка арматуры

Самая распространённая ошибка при выполнении арматурных работ — применение электросварки для соединения элементов каркаса. Причины, по которым этого делать нельзя:

1. Перегрев металла. При производстве арматуры классов А1, А2, А3 используется сталь с относительно высоким содержанием углерода. Это значит, что после нагрева она теряет до 50% свойств по прочности. Это особенно важно для соединений под углом.
2. Неправильное распределение нагрузки. Жёстко зафиксированный (приваренный) участок стержня как бы вычленяется из него и работает отдельно от остальной его части. По этой причине возникают ненормальные напряжения, сосредоточенные в местах жёсткой фиксации (сварки) вместо того, чтобы распределяться по всей длине.
3. Неправильно собранный каркас останется только выбросить (невозможно переделать).
4. Опасность для других рабочих — возможно случайное поражение током.
5. Затраты на электричество.

Однако есть случаи, когда сварка не только незаменима, но и обязательно требуется:

1. Установка закладных деталей (ЗД). ЗД — приоритетные элементы, на которых сосредотачивается большая нагрузка. Они ввариваются в каркас для лучшей передачи нагрузки на стержни.
2. Сварка продольных стыков (перехлёстов). Перегретая арматура сохраняет до 70% свойств на растяжение. К тому же на перехлёсте она сдвоена. Сварка продольных стержней «в стык» лишена смысла.
3. Крепление по месту к уже существующим ЗД или стальным элементам (при реконструкции зданий).

Вязка арматуры

Скрепление пересекающихся стержней между собой — кропотливая и трудоёмкая работа. Но её нельзя избежать при армировании конструкций. Для этого используют мягкую вязальную проволоку толщиной от 0,5 до 2,5 мм. Приспособление для работы — крючок арматурщика — каждый специалист подбирает себе сам. Есть небольшой ассортимент заводских моделей, но в подавляющем большинстве случаев крючок изготавливают на месте из прута проволоки Ø 8-12 мм. Для этого необходимо выгнуть его в удобной форме и заточить с одного конца. На обратном конце стержня крючка можно надеть пластиковую трубку. Также крюк можно установить в аккумуляторный шуруповёрт, что значительно облегчит работу.

Для облегчения труда арматурщика есть развитые формы вязального крючка:

1. Заводской арматурный крючок. Между ручкой и стержнем крюка установлен подшипник.
2. Автоматический крюк. Вращается за счёт пружины в рукояти, соединённой с жалом.
3. Вязальное устройство (пистолет). Операция автоматизирована, пистолет сам поджимает стержни и вяжет проволоку.

При создании каркасов для разных элементов применяют разный шаг вязки. Чем более ответственный участок — тем плотнее будут расположены узлы.

Шаг узлов в разных каркасах:

Арматурные работы часто сопряжены с установкой опалубки, которую часто смазывают маслом для облегчения демонтажа. Внимательно следите за тем, чтобы масло не попадало на стержни — это приведёт к отсутствию сцепления между бетоном и арматурой. Использование сильно окисленной арматуры категорически нежелательно.