Как различают арматурные стали.

 

Раздел 20-14.

1.1. Продольная и поперечная арматура в каркасах железобетонных конструкций.

Арматурой называют гибкие или жёсткие стержни, используемые при выполнении строительно-монтажных работ и размещаемые в бетоне в соответствии с конструктивными требованиями.

Арматуру (ар-ру) в железобетонных (ж/б) конструкциях применяют для усиления их несущей способности. Ар-ра подразделяется на рабочую арматуру и монтажную. Рабочую ар-ру устанавливают в бетонные конструкции для их усиления и подразделяют на ар-ру продольную и поперечную.

Варианты расположения продольной и поперечной арматуры в каркасах железобетонных конструкций показаны на рис.1.

Продольная и поперечная арматура в каркасах железобетонных конструкций.
Продольная и поперечная арматура в каркасах железобетонных конструкций

1- продольная рабочая арматура; 2- поперечная конструктивная арматура; 3- монтажная арматура балки; 4- поперечная арматура (хомуты) балки; 5- продольная рабочая ар-ра балки; 6- рабочая вертикальная арматура колонны; 7- поперечная арматура колонны.

В качестве ненапрягаемой ар-ры ж/б конструкций применяют:

  • стержневую ар-ру периодического профиля кл.А-III и Ат-IIIС;
  • обыкновенную ар-рную проволоку периодического профиля кл.Вр-I в сварных сетках и каркасах.

ДОПУСКАЕТСЯ применять:

  • стержневую ар-ру периодического профиля кл.А-II и гладкую кл.А-I для поперечной монтажной и конструктивной ар-ры, а также в качестве рабочей продольной, если другие виды ар-ры не могут быть использованы;
  • обыкновенную ар-рную проволоку кл.Вр-I - для вязаных хомутов балок высотой до 400 мм и колонн.

Ар-ру кл.А-III, Ат-IIIС, А-II и А-I РЕКОМЕНДУЕТСЯ применять в виде сварных каркасов и сеток.

При обосновании экономической целесообразности ДОПУСКАЕТСЯ применять ненапрягаемую ар-ру кл.А-IV, А-V и А-VI и их модификаций в качестве сжатой ар-ры, кл.А-IV - в качестве растянутой. Кроме того, в качестве растянутой ар-ры ДОПУСКАЕТСЯ применять ар-ру кл.А-IIIв.

В качестве конструктивной ар-ры ж/б конструкций ДОПУСКАЕТСЯ также применять обыкновенную гладкую проволоку кл.В-I.

Монтажную ар-ру устанавливают по конструктивным и технологическим соображениям. Она обеспечивает проектное положение рабочей ар-ры и более равномерно распределяет усилия от усадки бетона.

В сборных конструкциях для подъёма и транспортирования элемента устанавливают монтажные (строповочные) петли, трубки и др. Для стыкования сборных конструкций применяют стальные закладные детали.

Всю ар-ру (рабочую, монтажную, строповочные петли и закладные детали) объединяют в ар-рные изделия - сварные или вязаные сетки и каркасы.

 

 

1.2. Обозначения арматурных сталей для использования их в определенных условиях.

Повышение прочности арматурных сталей достигается термическим упрочнением и механической вытяжкой.

Для доп. характеристики стержневой ар-ры, необходимой при использовании её в определенных условиях, к обозначениям классов вводятся буквенные индексы:

  • индекс "т" указывает на возможность стыкования стержней, подвергнутых термическому упрочнению с помощью сварки, например Ат-IIIc;
  • индекс "к" обозначает повышенную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, например Ат-IVк;
  • индекс "с" употребляется для ар-ры, РЕКОМЕНДУЕМОЙ к использованию в условиях низких температур, например Ас-II.

У стержней из стали кл.А-III и А-IV, где индекс "т" обозначает, что ар-ра прошла термическую обработку обозначение будет Ат-III и Ат-IV.

Для ар-рной стали, упрочнённой вытяжкой, установлено 2 класса, которые имеют обозначения, соответствующие классу исходной горячекатаной ар-рной стали, но с добавлением индекса "в" (вытяжка): А-IIв и А-IIIв.

Арматурную проволоку обозначают буквой В и подразделяют на 2 класса:

  • Вр-I- обыкновенная ар-рная проволока (холоднотянутая рифленая низкоуглеродистая), предназначенная, главным образом, для изготовления сварных сеток;
  • Вр-II - высокопрочная рифленая арматурная проволока и В-II- гладкая (многократно волоченная, углеродистая), применяется в качестве напрягаемой ар-ры предварительно напряженных элементов.

Из волоченной проволочной стали изготавливают ар-ру основных видов: ар-рную проволоку и ар-рные проволочные изделия (сетки, каркасы).

Арматурную проволоку делят на обыкновенную (низкоуглеродистую), изготовленную из стали кл.В-I, и высокопрочную (углеродистую), изготовленную из стали кл.В-II.

Высокопрочная и обыкновенная проволочная арматурная сталь бывает гладкой и периодического профиля к букве "В" (волочёная) добавляют букву "р" (рифлёная), например Вр-II.

 

1.3. Химические свойства углеродистой стали.

Применяемая в строительстве углеродистая сталь характеризуется определёнными механическими и химическими свойствами.

Различают сталь углеродистую обыкновенного качества - ГОСТ 380-88 по степени раскисления: на кипящую (кп), полуспокойную (пс) и спокойную (сп).

И поставляется сталь по 3 группам: А- по механическим свойствам; Б- по химическому составу; В- по механическим свойствам и химическому составу.

По способу применения при армировании ж/бетонных элементов различают напрягаемую ар-ру, т.е. подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую.

Горячекатаную и холоднотянутую ар-ру называют гибкой. Помимо неё в конструкциях в ряде случаев применяют жёсткую (несущую) ар-ру из прокатных или сварных двутавров, швеллеров, уголков и т.п.

Свойства арматуры зависят от химического состава, способа производства и её обработки. В состав ар-рной стали обычно входят углерод в количестве 0,2…0,8% и легирующие добавки.

Для изготовления ар-ры ж/бетонных конструкций применяют низкоуглеродистую, средне- и высокоуглеродистую сталь: низкоуглеродистая сталь содержит менее 0,25% углерода; среднеуглеродистая сталь содержит- 0,25…0,6%; высокоуглеродистая- 0,6…2%.

Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности и твёрдости стали, но при этом она становиться более хрупкой и хуже сваривается.

В целях улучшения некоторого свойства стали в сплав доп. вводят так называемые легирующие добавки (например, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий), иногда 5…6 видов металла. Легированную сталь получают также увеличением содержания в сплаве кремния и марганца.

Марганец и хром повышают прочность без существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность, но ухудшает свариваемость стали.

Легированная сталь обладает в одних случаях повышенной прочностью, в других - повышенной твёрдостью, коррозийной стойкостью.

По суммарному содержанию легирующих добавок сталь делят на 3 группы: низколегированная ар-рная сталь- до 5%; среднелегированная- 5…10%; высоколегированная- свыше 10%.

В стандартах и в написании марок стали приняты следующие обозначения металлов, добавляемых в сплав: Г- марганец; С- кремний; Т- титан; Ц- цирконий; М- молибден; Х- хром.

Содержание различных элементов в стали (её химический состав) определяется маркой стали, например в марке 25Г2С: первое число 25- обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0,25%), буква Г- сталь легирована марганцем, цифра 2- его содержание в процентах, С- наличие в стали кремния.

Присутствие других химических элементов в стали, например, в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т.

Отсутствие цифр в марке стали указывает, что среднее содержание в ней углерода составляет 0,35%, а марганца и кремния не более чем по 1%.

 

1.4. Свариваемость арматуры и усталостное разрушение.

Помимо прочностных характеристик учитывают и другие свойства арматурных сталей, таких как свариваемость, пластичность, усталостное разрушение и т.п.

Хорошо свариваются малоуглеродистые стали.

При содержании в ней углерода выше 0,5% свариваемость стали ухудшается.

Нельзя сваривать арматурные стали, прошедшие термическую обработку или вытяжку, т.к. при сварке утрачивается эффект её упрочнения.

С гарантией свариваемости поставляются стали марок ВСт2, ВСт3, кп, сп пс) и ВСт3Гпс.

Многократно повторяющаяся нагрузка вызывает в арматурной стали усталостные явления, которые приводят к понижению сопротивления и хрупкому разрушению арматуры.

Усталостная прочность (предел выносливости) стали зависит от числа повторений нагрузки и коэффициента асимметрии цикла нагрузок.

 

1.5. Классы стали с одинаковыми свойствами.

Все арматурные стали подразделяют на классы, объединяющие стали с одинаковыми прочностными и деформативными свойствами, при этом к одному классу могут относиться стали, отличающиеся по химическому составу, т.е. разных марок.

ВНИМАНИЕ! Стержневая горячекатаная арматура обозначается буквой "А" и римской цифрой (чем больше цифра, тем выше прочность):

  • ар-рная сталь горячекатаная - гладкая кл.А-I;
  • ар-рная сталь периодического профиля кл.А-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI;
  • ар-рная сталь термически и термомеханически упрочнённая- периодического профиля кл.Ат-III, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, Ат-VII и механически упрочненная кл.А-IIIв.

 

1.6. Классификация арматуры для железобетонных конструкций.

Арматуру для ж/бетонных конструкций классифицируют по следующим признакам:

 

1.6.1. По способу изготовления.

По способу изготовления различают арматуру:

  • горячекатаную стержневую арматуру- d=6…40 мм, полученную способом проката;
  • проволочную арматуру- d=3…8 мм, изготовляемую путём вытяжки в холодном состоянии.

 

1.6.2. По профилю поверхности.

По профилю поверхности различают арматурные стали гладкие и периодического профиля.

Схема стержневой и проволочной арматуры периодического профиля показана на рис.3.

Стержневая и проволочная арматура периодического профиля.
Стержневая и проволочная арматура периодического профиля

1- стержневая ар-ра периодического профиля кл.А-II; 2- рёбра жёсткости наклонные; 3- стержневая ар-ра периодического профиля кл.А-III…А-IV; 4- рёбра жёсткости прямоугольные; 5- высокопрочная ар-рная проволока кл.Вр-II; 6- рёбра жёсткости проволоки.

Горячекатаная арматурная сталь гладкого профиля имеет кл.А-I.

 

1.7. Маркировка класса стержневой и проволочной арматуры.

Класс горячекатаной арматурной стали периодического профиля может быть определён по рисунку поперечных выступов (рис.4 поз.2) на поверхности стержня и по окраске концов стержней.

  1. Если стержни имеют на поверхности рёбра жёсткости, расположенные по винтовой линии (рис.3 поз.2) к оси стержня, это значит, что они изготовлены из стали кл.А-II.
  2. У стержней из стали кл.А-III и А-IV рёбра жёсткости расположены под прямым углом (рис.3 поз.4) к оси стержня- "в ёлочку".

Выступы являются концентраторами напряжений и снижают сопротивляемость арматуры периодического профиля циклическим воздействиям.

Схема маркировки класса арматуры периодического профиля показана на рис.4.

Маркировка класса арматуры периодического профиля.
Маркировка класса арматуры периодического профиля

1- стержневая арматура периодического профиля; 2- маркировочный прокатный знак класса арматуры.

Для установления классов сталей А-II…А-VIIС в 1989г. введена новая маркировка (рис.4), согласно которой класс арматурной стали обозначают числом поперечных рёбер между двумя выпуклыми метками, нанесенными на стержень при прокате.

Арматура периодического профиля обладает лучшим сцеплением с бетоном и является основной арматурой.

 

 

1.7.1. Маркировка класса стержневой арматурной стали.

Маркировка класса стержневой арматурной стали:

а) горячекатаная- гладкая кл.А-I, периодического профиля кл.А-II и Ас-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI;

б) термически и термомеханически упрочненная- периодического профиля кл.Ат-IIIС, Ат-IV, Ат-IVС, Ат-IVК, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, Aт-VI, Ат-VIК и Ат-VII.

 

1.7.2. Маркировка класса проволочной арматурной стали.

Маркировка класса проволочной арматурной стали: в) арматурная холоднотянутая проволока:

  • обыкновенная- периодического профиля кл.Вр-I;
  • высокопрочная- гладкая кл.B-II, периодического профиля кл.Вр-II;

г) арматурные канаты - спиральные семипроволочные кл.К-7, девятнадцатипроволочные кл.К-19.

Арматурная сталь изготавливается:

  • кл.A-I- из углеродистой стали марок Ст3, Ст3п и Ст3кп;
  • кл.A-II- d=40 мм - из углеродистой стали марки Ст5, а d=40…90 мм- из низколегированной стали марки 18Г2С;
  • кл.А-III, d=6…40 мм- из низколегированной стали марок 25Г2С и 35ГС;
  • кл.А-IV- из низколегированной стали марки 30ХГ2С.

 

Ссылки на СНиП и ГОСТ

Выбор проката для закладных деталей и электродов для их сварных соединений следует производить как для стальных сварных конструкций в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*.

Выбор проката для монтажных (подъёмных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций следует производить в соответствии с требованиями ТУ 14-2-736-87.

Характеристики сварных сеток из стержневой арматуры приведены в ГОСТ 23279—85.