Რომელი არმატურის ზომები ეფითება საშენებლო პროექტებს?

Როგორ განისაზღვრება არმატურის ზომები: სტანდარტები, აღნიშვნები და ძირევადი განზომილებები

Არმატურის ზომების #X სისტემის და მეტრული ეკვივალენტების (6 მმ–57 მმ) გაშიფვრა

Არმატურის ზომები მიჰყვება სტანდარტიზებულ ნომრების წესებს, სადაც #X აღნიშვნა შეესაბამება დიამეტრს დუიმის მერვედებში. მაგალითად, #3 არმატურა ნიშნავს 3/8 დუიმს (9,5 მმ), ხოლო #8 — 1 დუიმს (25,4 მმ). ეს სისტემა მოიცავს #3 (6 მმ)-დან #18 (57 მმ)-მდე დიაპაზონს, ხოლო მეტრული ეკვივალენტები საშუალებას აძლევს საერთაშორისო პროექტების კოორდინაციას. ძირევადი იმპერიული-მეტრული გადაყვანები შემდეგნაირად გამოიყურება:

• #4: 12,7 მმ
• #5: 15,9 მმ
• #9: 28,7 მმ
• #11: 35,8 მმ

Დიამეტრის თანმხლებობა უზრუნველყოფს ბეტონის კონსტრუქციებში ტვირთის ერთნაირ განაწილებას. სამშენებლო ინჟინრები ამ სტანდარტიზებულ განზომილებაზე ეყრდნობიან — რომლებიც პირველად დადგენილი იყო ASTM A615 სტანდარტში — რათა არმატურის განლაგება შეესატყვისოს საერთაშორისო სამშენებლო კოდებს, როგორიცაა ACI 318 და ISO 6935.

ASTM A615/A706 კლასები და ის მიზეზი, რის გამო ძალის განსაზღვრა მხოლოდ დიამეტრზე არ ეყრდნობა

ASTM ადგენს რეინფორსირების საკეტების (rebar) მინიმალური ძალის მოთხოვნებს, ძირითადად მათი სტანდარტების მეშვეობით, როგორიცაა A615 ჩვეულებრივი ნახშირბადის ფოლადისთვის და A706 სპეციალურად შეერთებადი დაბალი ლეგირებული ფოლადისთვის. როდესაც განისაზღვრება საკეტის ტვირთის მოსატანად შესაძლებლობა, დიამეტრი როგორც წესი, როლს ასრულებს, მაგრამ რეალურად გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს წყვეტის ძალის კლასს. მაგალითად, კლასი 60 შეიძლება გაუძლოს დაახლოებით 60 000 ფუნტს კვადრატულ ინჩში (ანუმდე 414 მეგაპასკალს). კლასი 80 კი კიდევე მაღალია — დაახლოებით 80 000 psi (ან 552 MPa). საინტერესოა, რომ ორი საკეტი, რომლებიც ზუსტად ერთნაირი სისქის აქვთ, მაგრამ სხვადასხვა კლასისაა, შეიძლება მათ გასატანად შესაძლებლობაში მესამედით განსხვავდებოდეს. ასევე მნიშვნელოვანია გამოყენებული მასალები. A706 ფოლადში ქიმიური შემადგენლობის სპეციალური კონტროლი არსებითად აუმჯობესებს მის გამოყენებას გარეგნულად გამოყენების შემდეგ (მაგალითად, მის მოხრას დაშლის წინ) და მის მოქმედებას მიწისძვრის დროს, თუმცა იგი მაინც აკმაყოფილებს მოცემული გეომეტრიული მოთხოვნებს. სტრუქტურული დიზაინის სამუშაოებში ჩართული ყველა პირისთვის აუცილებელია როგორც ფიზიკური გაზომვების, ასევე მეტალურგიული მახასიათებლების შემოწმება. ასევე არ დაგავიწყდეთ სპეციფიკაციების შემოწმების დროს ყოველთვის მოთხოვოთ საწარმოს საცდელი ანგარიშები (mill test reports), როგორც ეს მითითებულია ASTM A615-ის 11-ე განყოფილებაში.

Არმატურის ზომების შერჩევა სტრუქტურული გამოყენების მიხედვით

Ოპტიმალური არმატურის ზომის შერჩევა თავიდან აიცილებს ძვირადღირებულ წარუმატებლობებს, ასევე აკმაყოფილებს სამშენებლო კოდებსა და ინჟინერული სიკეთის მოთხოვნებს. პატარა დიამეტრის არმატურა უფრო მსუბუქი ტვირთებისა და თავისუფალი სექციების შემთხვევაში გამოიყენება; ხოლო მძიმე ელემენტების შემთხვევაში სჭირდება ძლიერი არმირება, რათა ეფექტურად გადაიტანოს რეზულტირებული ძალები და შეინარჩუნოს სამსახურის შესაძლებლობა გრძელვადი ტვირთვის პირობებში.

Სარკოფაგები და ფილები: #2–#4 (6–13 მმ) არმატურის გამოყენებით შეზღუდვის კონტროლის ოპტიმიზაცია

Ჰორიზონტალური კონსტრუქციული ელემენტებისთვის, როგორიცაა მიწის ზედაპირზე მოწყობილი ფილები და ჩამოჭრილი სარემონტო სისტემები, შემსრულებლები ჩვეულებრივ ირჩევენ არმატურის სტანდარტულ ზომებს #2-დან #4-მდე (დაახლოებით 6–13 მმ დიამეტრით), რათა მართონ შეკუმშვის ტრეშინები და ტემპერატურის გამოწვეული პრობლემები. თავის მხრივ, თუ ბეტონის სექციები თავისუფალია და თავისუფალი სისქის მქონეა, ამ პატარა დიამეტრის სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სარეწაო სა......

Სვეტები, ხარისხები და ტვირთის მომძრავი ელემენტები: როდესაც #5–#11 (16–36 მმ) არმატურა უზრუნველყოფს სტრუქტურულ მტკიცებულებას

Ვერტიკალური და გამოხანგრძლივებელი ელემენტები, როგორიცაა სვეტები, ხარები და გადაცემის ხარები, მოითხოვენ არმატურის საყრდენებს #5-დან #11-მდე (დაახლოებით 16–36 მმ), რათა გაუძლონ ყველა სხვადასხვა ძალას, რომელსაც ერთდროულად განიცდიან — შეკუმშვის, გაჭიმვის და გამოკვეთის ძალებს. როცა ვსაუბრობთ დიდი დიამეტრის საყრდენებზე, მათი შესაძლებლობებში მნიშვნელოვანი ხაფანგი ხდება. მაგალითად, საყრდენი #8 (25,4 მმ) მიხედვად AASHTO LRFD-ის 10-ე გამოცემის მოთხოვნების, იგივე ფოლადის ხარისხის საყრდენი #5-ზე დაახლოებით 50 %-ით მეტ ტვირთს იძლევა. სეისმური საკითხების შემთხვევაში საკითხები კიდევე უფრო კონკრეტულდება. მაღალი მიწისძვრის რისკის არეებში საშენებლო კოდები მოითხოვენ სვეტების პლასტიკური ბეკვის ზონებში მინიმუმ #7 საყრდენებს (დაახლოებით 22,2 მმ), რათა ისინი გამოხანგრძლივდეს და არ გატეხდეს. გადაცემის ხარები ჩვეულებრივ მრავალი #11 საყრდენის (თითოეული 35,8 მმ) ჯგუფად შეკრებილი არის, რათა გაუძლოს როგორც ვერტიკალურ წონას, ასევე გვერდით ძალებს. საბოლოო ჯამში, ინჟინრები არმატურის რაოდენობას ბეტონში არეალების შეფარდების საფუძველზე ანგარიშობენ. უმეტესობა მიმართების მიხედვით, მნიშვნელოვან სექციებში არმირების მინიმუმ 1 %-ს უნდა მოახდინონ, როგორც ეს ACI 318-19-ის მეათე თავში არის მოცემული.

Კრიტიკული ინჟინერიული ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ არმატურის ზომის არჩევანს

Ტვირთის მოთხოვნები, ბეტონის ძალა და ფოლადის მიმართ ბეტონის ფართობის შეფარდება

Სტრუქტურული ტვირთის რაოდენობა განსაზღვრავს იმ რაოდენობას, რომელსაც არმატურის ძაბვის ძალა უნდა გაუძლოს. როდესაც არსებობს მძიმე მუდმივი ტვირთები, მაგალითად დიდი მეхანიკური სისტემები ან სქელი სასარგებლო საფარის მასალები, ასევე დინამიკური ცხოვრების ტვირთები — მაგალითად ავტომობილების გასაჩერებლების ან დიდი შეკრების ადგილების გამო — ინჟინრები ჩვეულებრივ მიუთითებენ დიამეტრით უფრო დიდ ბარებს. მაგალითად, მაღალი შენობები ხშირად სჭირდებათ #11 ბარები (დაახლოებით 35,8 მმ) მათი ცენტრალური სვეტების შემთხვევაში, ხოლო მარტივი ფუძეები შეიძლება სრულყოფილად მუშაობდეს მხოლოდ #3 ბარებით (დაახლოებით 9,5 მმ). საინტერესოა ის, რომ ძლიერი ბეტონი ნიშნავს იმას, რომ შეგვიძლია ნაკლები ფოლადის გამოყენება. 5000 psi (დაახლოებით 35 MPa) ძალიან ძლიერი ბეტონი საშუალებას აძლევს დიზაინერებს შეამცირონ ფოლადის მოთხოვნები თითქმის 20%-ით ჩვეულებრივი 3000 psi (21 MPa) ბეტონის ნარევების შედარებით, რასაც უნდა შეამოწმონ ჯერ კიდევ ბარების დაბამვის ძალა და განვითარების სიგრძეები. ფოლადის და ბეტონის ფართობების შეფარდება (rho) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს იმის უზრუნველყოფაში, რომ სტრუქტურები იყოს როგორც უსაფრთხო, ასევე ეკონომიურად მისაღები. ფორმულა ასე გამოიყურება: rho = As / (b × d), სადაც As წარმოადგენს ძაბვის ფოლადის სრულ ფართობს, b — სტრუქტურული ელემენტის სიგანეს, ხოლო d — ეფექტურ სიღრმეს. თუ ეს შეფარდება მაქსიმალურად დასაშვებ მნიშვნელობაზე მაღალი გახდება, ბეტონი შეიძლება დაინგრას ფოლადის გამოყენების წინადადების დაწყებამდე ცოტა ხნით ადრე. პირიქით, მინიმალური მოთხოვნების ქვევით გასვლა შეიძლება გამოიწვიოს გაუთვალისწინებელი გაფუჭება ძაბვის ქვეშ. უმეტესობა პროექტების მიზანია 1%-ის მიღწევა საერთო სტრუქტურების შემთხვევაში, რომლებსაც არ აქვთ სპეციალური მოთხოვნები, და 3–4%-მდე მიღწევა მიწისძვრის ზონებში აშენებული შენობების ან სადაც კოროზიის სიძლიერე მაღალია, რაც მოცემულია ACI 318-19 სტანდარტების ცხრილში 10.3.1.

Სივრცითი შეზღუდვები, სეისმური კოდექსები და კოროზიასტოიკური გაზომვის გათვალისწინების საკითხები

Როდესაც მუშაობთ ფიზიკური შეზღუდვებით, როგორიცაა სივიწროვე ფორმვორკში, ხშირად განლაგებული დაულები ან მრავალი MEP-ის გამავალი ხვრელები, რომლებიც გადიან კონსტრუქციაში, საყრდენი საძირკვლის სტერჟების დიამეტრის არჩევა ხშირად განპირობებულია ამ შეზღუდვებით, არა მხოლოდ ძალის მოთხოვნებით. ამიტომ ბევრი ინჟინერი ირჩევს პატარა დიამეტრის სტერჟებს (ჩვეულებრივ #4 ან #5 ზომის), რომლებიც მოთავსებულია უფრო ახლოს ერთმანეთს, ვიდრე დიდი დიამეტრის სტერჟებს, რომლებიც შეიძლება ფაქტობრივად აფერხონ ბეტონის სწორ კონსოლიდაციას მის დაყენების დროს. სეისმური განხილვის შემთხვევაში მოთხოვნები კიდევ უფრო კონკრეტული ხდება. მიხედვად ACI 318-19 სტანდარტის მე-18 თავის, ბალკონისა და სვეტის შეერთების ადგილებში საჭიროებულია მინიმუმ #6 ზომის სტერჟები, როდესაც სტერჟების შემაკავებელი მავთულები ერთმანეთისგან 4 ინჩზე ნაკლები მანძილით არიან დაშორებული. ამასთან, სტრუქტურის სტრესის ქვეშ გამომდინარე დაღუნვის არეებში (პლასტიკური სახსრები) არსებული არმატურა უნდა იყოს 1,25-ჯერ მეტი სიმტკიცით, ვიდრე ჩვეულებრივი სიმტკიცის მოთხოვნა, რათა ამ მოძრაობებს გამომძლეობით გადაიტანოს და არ დაინგრას. ზღვის გარემო ან ის ადგილები, სადაც ზამთარში გზებს მარილით უმკლავდებიან, ასევე მოითხოვენ უფრო დიდი დიამეტრის სტერჟებს. მშენებლები ხშირად მიუთითებენ #8 ზომის სტერჟებს (რომლებიც 25,4 მმ არიან), ვიდრე სტანდარტული #6 ზომის სტერჟებს (19,1 მმ), რადგან ისინი იციან, რომ საშენობარო ცხოვრების მანძილზე ფოლადი ყოველ წელს მიახლოებით 0,5 მმ-ით კოროზიის გამო დაკარგავს თავის სისქეს. მიუხედავად იმისა, რომ ეპოქსით დაფარული ან ნეიროსტანგარი არმატურა შენარჩუნებს თავის საწყის განზომილებებს, ის არ იბერებს ბეტონს ისე კარგად, როგორც ჩვეულებრივი ნახშირბადის ფოლადი. ამიტომ სპეციფიკაციები უნდა შეიცავდეს შესაბამის შესწორებებს როგორც სტერჟებს შორის მანძილზე, ასევე მათის მხარდაჭერებში შეყვანის სიგრძეზე, რაც შეესაბამება ACI 318-19 სტანდარტის მე-25 თავსა და ASTM A775/A934 სტანდარტებს.