Применение арматуры в строительных конструкциях

Применение арматуры в строительных конструкциях. Как различают арматурные стали. Классы стали с одинаковыми свойствами. Выбор стали для арматурных каркасов и закладных деталей. Применение арматуры в условиях низких зимних температур.

Для обеспечения требуемой долговечности строительного объекта при его строительстве необходимо учитывать.

условия эксплуатации по назначению.

свойства применяемых материалов . возможные средства их защиты от негативных воздействий среды, а также возможность деградации их свойств.

расчётное влияние окружающей среды.

1. Применение арматуры в строительных конструкциях.

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

Арматуру в железобетонных конструкциях применяют для усиления их несущей способности. Арматура подразделяется на рабочую арматуру и монтажную . Рабочую арматуру устанавливают в бетонные конструкции для их усиления и подразделяют на арматуру продольную и поперечную.

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

В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций применяют.

стержневую арматуру периодического профиля классов А-III и Ат-IIIС.

обыкновенную арматурную проволоку периодического профиля класса Вр-I в сварных сетках и каркасах.

стержневую арматуру периодического профиля класса А-II и гладкую класса А-I для поперечной монтажной и конструктивной арматуры, а также в качестве рабочей продольной, если другие виды арматуры не могут быть использованы.

обыкновенную арматурную проволоку класса Вр-I - для вязаных хомутов балок высотой до 400 мм и колонн.

Арматуру классов А-III, Ат-IIIС, А-II и А-I рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

При обосновании экономической целесообразности допускается применять ненапрягаемую арматуру классов А-IV, А-V и А-VI и их модификаций в качестве сжатой арматуры . класса А-IV - в качестве растянутой . Кроме того, в качестве растянутой арматуры допускается применять арматуру класса А-IIIв.

В качестве конструктивной арматуры железобетонных конструкций допускается также применять обыкновенную гладкую проволоку класса В-I.

Монтажную арматуру устанавливают по конструктивным и технологическим соображениям. Она обеспечивает проектное положение рабочей арматуры и более равномерно распределяет усилия от усадки бетона.

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

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

2. Как различают арматурные стали.

Повышение прочности арматурных сталей достигается термическим упрочнением и механической вытяжкой . Для дополнительной характеристики стержневой арматуры, необходимой при использовании ее 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 арматуры, рекомендуемой к использованию в условиях низких температур . например Ас-II.

У стержней из стали классов А-III и А-IV . где индекс т обозначает, что арматура прошла термическую обработку обозначение будет Ат-III и Ат-IV.

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

Арматурную проволоку обозначают буквой В и подразделяют на два класса.

Вр-I - обыкновенная арматурная 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 арматуры предварительно напряженных элементов.

Из волоченной проволочной стали изготавливают арматуру основных видов: арматурную проволоку и арматурные проволочные изделия ( сетки, каркасы.

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

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

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.

И поставляется сталь по трём группам.

А - по механическим свойствам.

Б - по химическому составу.

В - по механическим свойствам и химическому составу.

По способу применения при армировании железобетонных элементов различают напрягаемую арматуру . т.е. подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую . Горячекатаную и холоднотянутую арматуру называют гибкой. Помимо нее в конструкциях в ряде случаев применяют жесткую (несущую) арматуру из прокатных или сварных двутавров, швеллеров, уголков и т.п.

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

Для изготовления арматуры железобетонных 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.

ПРИМЕЧАНИЕ: 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 дополнительно 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.

ПРИМЕЧАНИЕ: 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 три группы.

низколегированная арматурная сталь - до 5.

среднелегированная - 5…10.

высоколегированная - свыше 10.

В стандартах и в написании марок стали приняты следующие обозначения металлов, добавляемых в сплав.

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.

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

Свариваемость арматуры и усталостное разрушение.

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

ВНИМАНИЕ! 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 и пс ) и ВСт3Гпс.

ПРИМЕЧАНИЕ: 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.

3. 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.

арматурная сталь горячекатаная - гладкая класса А-I.

арматурная сталь периодического профиля классов А-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI.

арматурная сталь термически и термомеханически упрочнённая - периодического профиля классов Ат-III, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, Ат-VII и механически упрочненная класса А-IIIв.

Арматуру для железобетонных конструкций классифицируют по следующим признакам.

1. 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.

2. По профилю поверхности различают арматурные стали гладкие и периодического профиля (рис.3.

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

Горячекатаная арматурная сталь гладкого профиля имеет класс А-I.

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

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 класса А-II.

У стержней из стали классов А-III и А-IV рёбра жёсткости расположены под прямым углом (рис.3 поз.4) к оси стержня - в ёлочку.

ПРИМЕЧАНИЕ: Арматура периодического профиля обладает лучшим сцеплением с бетоном и является основной арматурой . Выступы являются концентраторами напряжений и снижают сопротивляемость арматуры периодического профиля циклическим воздействиям.

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

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

Стержневая арматурная сталь.

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

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

Проволочная арматурная сталь.

в) арматурная холоднотянутая проволока.

обыкновенная - периодического профиля класса Вр-I.

высокопрочная - гладкая класса B-II . периодического профиля класса Вр-II.

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

Арматурная сталь изготавливается.

класса A-I - из углеродистой стали марок Ст3, Ст3п и Ст3кп.

класса A-II - диаметром 40 мм - из углеродистой стали марки Ст5 . а диаметром 40-90 мм - из низколегированной стали марки 18Г2С.

класса А-III . диаметром 6-40 мм - из низколегированной стали марок 25Г2С и 35ГС.

класса А-IV - из низколегированной стали марки 30ХГ2С.

4. Выбор стали для арматурных каркасов и закладных деталей.

Согласно СНиП 2.03.01-84 в железобетонных конструкциях допускается применение упрочненной вытяжкой на предприятиях строительной индустрии стержневой арматуры класса А-IIIв ( с контролем удлинений и напряжений или с контролем только удлинений.

В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует применять.

а) стержневую арматуру класса Ат-IVС - для продольной арматуры.

б) стержневую арматуру классов А-III и Ат-IIIС - для продольной и поперечной арматуры.

в) арматурную проволоку класса Вр-I - для поперечной и продольной арматуры.

г) стержневую арматуру классов А-I, А-II и Ас-II - для поперечной арматуры . а также для продольной арматуры . если другие виды ненапрягаемой арматуры не могут быть использованы.

д) стержневую арматуру классов А-IV, Ат-IV и Ат-IVК - для продольной арматуры в вязаных каркасах и сетках.

е) стержневую арматуру классов А-V, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, А-VI, Ат-VI, Ат-VIК, Ат-VII - для продольной сжатой арматуры . а также для продольной сжатой и растянутой арматуры при смешанном армировании конструкции (наличии в них напрягаемой и ненапрягаемой арматуры) в вязаных каркасах и сетках.

ПРИМЕЧАНИЕ: В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций допускается применять арматуру класса А-IIIв для продольной растянутой арматуры в вязаных каркасах и сетках.

ВНИМАНИЕ! Допускается использовать в сварных сетках и каркасах арматуру классов А-IIIв, Ат-IVК (из стали марок 10ГС2 и 08Г2С ) и Ат-V (из стали марки 20ГС ) при выполнении крестообразных соединений контактно-точечной сваркой.

Таблица 1. Рекомендации по применению арматуры в каркасах и сетках.

Вид арматуры и ГОСТ, регламентирующий её качество.

Для употребления в качестве ненапрягаемой арматуры в обычных железобетонных конструкциях. Для употребления в виде сварных каркасов и сеток в ненапрягаемой арматуре. Для напрягаемой арматуры в основном при изготовлении сварных арматурных изделий, поэтому к этим сталям предъявляют повышенные требования в отношении свариваемости контактной сваркой (стыковкой и точечной, дуговой, шовной, ванной и сваркой под флюсом.

Стержневая горячекатаная периодического профиля ГОСТ 5781-82* (на сортамент) и ГОСТ 380-88 (на сталь - в мотках), ГОСТ 5058 (на сталь - в бухтах.

Для употребления в качестве ненапрягаемой арматуры в обычных железобетонных конструкциях. Для употребления в виде сварных каркасов и сеток в ненапрягаемой арматуре.

Главным образом для изготовления отдельных стержней напрягаемой арматуры в предварительно напряжённых ж/б конструкциях. При необходимости - для изготовления ненапрягаемой арматуры.

Рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

Стержневая термомеханическая и термически упрочнённая сталь периодического профиля ГОСТ 5781-82* (на сортамент) ГОСТ 10884-81 (на сталь.

Для напрягаемой арматуры в основном при изготовлении сварных арматурных изделий, поэтому к этим сталям предъявляют повышенные требования в отношении свариваемости контактной сваркой (стыковкой и точечной, дуговой, шовной, ванной и сваркой под флюсом). Рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

Главным образом для изготовления отдельных стержней напрягаемой арматуры в предварительно напряжённых ж/б конструкциях. При необходимости - для изготовления ненапрягаемой арматуры.

Только для несварной напрягаемой арматуры в предварительно напряжённых ж/б конструкциях. Для употребления в виде сварных каркасов и сеток в ненапрягаемой арматуре.

Для употребления в виде сварных каркасов и сеток в ненапрягаемой арматуре. Рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

Рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

Обыкновенная арматурная проволока (холоднотянутая, рифлёная, низкоуглеродистая) по ГОСТ 6727-80 (на сортамент) и ГОСТ 380-88 (на сталь.

5. Применение арматуры в условиях низких зимних температур.

При выборе вида и марок стали для арматуры . установленной по расчету, а также проката для закладных деталей должны учитываться температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения.

ПРИМЕЧАНИЕ: В климатических зонах с расчетной зимней температурой ниже минус 40°С при проведении строительно-монтажных работ в холодное время года несущая способность в стадии возведения конструкций с арматурой, допускаемой к применению только в отапливаемых зданиях . должна быть обеспечена исходя из расчетного сопротивления арматуры с понижающим коэффициентом 0,7 и расчетной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке yf = 1,0.

Для конструкций . предназначенных для работы при расчетной температуре ниже минус 40°С . а также при применении проката из низколегированной стали (например, С345 и С375 - марок 09Г2С, 15ХСНД, 10Г2С1 ) 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* . его расчетные сопротивления - по СНиП II-23-2.24.

Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас-II марки 10ГT и класса А-I марок Ст3сп и Ст3пс . а также класса А-I по ТУ14-2-736-87 (особенно для конструкций, предназначенных для применения в районах с расчетной температурой ниже минус 30°С.

Рекомендации по выбору вида и марок стали для изготовления арматуры железобетонных конструкций обычных и предварительно напряжённых при статической нагрузке приведены в таблице 6.

Таблица 6. Рекомендации по применению арматуры в условиях низких температур.

Вид арматуры и ГОСТ, регламен- тирующий её качество.

Вид арматурной стали.

Диаметр арматуры, мм.

Применяется (да или нет.

В отапливае- мых зданиях.

На открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при расчётной температуре, Т°С.

до -30° включи- тельно.

ниже -30° до -40° включи- тельно.

ниже -40° до -55° включи- тельно.

Примечание: 1. Знак* - означает, что арматуру допускается применять только в вязаных каркасах и сетках. 2. Рекомендации относятся к конструкциям, работающим на статической нагрузке.

Стержни арматурной стали диаметром менее 10 мм поставляются в мотках (бухтах) массой до 1300 кг, а d=10 мм и более - в прутках длиной 6-12 м.

Стержни арматурной стали класса A-I . d=12 мм могут также поставляться в мотках.

Арматурную сталь класса A-IV поставляют только в прутках.

Арматурная сталь периодического профиля изготавливается.

класса A-I - из углеродистой стали марок Ст3, Ст3п и Ст3кп.

класса A-II - d=40 мм - из углеродистой стали марки Ст5 . а d=40…90 мм - из низколегированной стали марки 18Г2С.

класса А-III . d=6…40 мм - из низколегированной стали марок 25Г2С и 35ГС.

класса А-IV - из низколегированной стали марки 3 0ХГ2С.

Рекомендации по выбору вида и марок стали для изготовления з акладных деталей при статической нагрузке железобетонных конструкций приведены в табл.2.

Таблица 7. Рекомендации по применению арматуры в закладных деталях.

Характеристика закладных деталей.