Арматурная сталь и металлоконструкции

В сложившихся условиях перспективы развития российского рынка арматуры нами видятся не только в наращивании темпов ее производства, но и постоянном совершенствовании качества выпускаемой продукции, а также правильном подходе к сертификации продукции, которая в настоящее время нередко носит формальный характер. Все это будет способствовать повышению конкурентоспособности российской продукции не только на внутреннем, но и мировом рынке.

7.2 Виды арматуры в зависимости от назначения

Виды арматуры в зависимости от назначения бывают:

строительная

трубопроводная (запорная)

регулирующая

распределительно-смесительная

предохранительная

сантехническая

кабельная

Одним из самых распространённых видов арматуры является строительная арматура, она применяется для укрепления железобетонных конструкций при строительстве зданий.

· Для армирования железобетонных конструкций применяется металлическая и неметаллическая арматура, которая может быть канатной, проволочной и стержневой. По виду профиля арматура бывает гладкая, круглая и арматура с периодическим профилем. В зависимости от последующей возлагаемой нагрузки арматура может быть напрягаемой, подвергаемой предварительному натяжению и ненапрягаемой. Арматура применяемая в строительстве - бывает рабочая, монтажная и распределительная.

· Трубопроводная арматура предназначена для управления потоками различных сред (воды, газа, топлива, пара и др.) и имеет различные виды в зависимости от целей её использования. Запорная арматура применяется для полного перекрытия или же открытия потока рабочей среды, к которой относятся всевозможные краны, винты, задвижки.

· Регулирующая арматура применяется для регулировки уровня потока рабочей среды, к ней относятся различные клапаны, регуляторы уровня жидкости, регуляторы давления и другие.

· Распределительно-смесительная арматура применяется для смешивания различных сред или же для распределения потока рабочей среды в разных направлениях: различные распределительные клапаны и краны.

· Предохранительная и защитная арматура используется для предохранения трубопроводных систем от непредвиденных обстоятельств, таких, как перепады давления или резкие изменения температур. К арматуре этих видов относят обратные и отключающие клапаны, предохранительные клапаны и устройства. Контрольная арматура применяется для контроля уровня среды, к ней относят пробноспускные краны и датчики уровня среды.

· Сантехническая арматура или водопроводная используется для монтажа систем водоснабжения, отопления, канализации, а также водоочистки и водоподготовки, и представлена различными видами запорно-регулирующих устройств.

· Кабельная арматура применяется для оконцевания и сращивания кабельной системы. К кабельной арматуре относятся различные виды муфт, которые бывают как для внутренней, так и для наружной установки, а также соединительные, переходные и ремонтные. Помимо этого к кабельной арматуре относят соединители, герметики для муфт и другие приспособления.

В зависимости от того или иного строительного проекта арматура применяется по различным классам. Для современного монолитного строительства в основном применяют арматуру а500с и 35гс. В сочетании с проволокой Вр-1 специалисты по монолитным работам связывают прутки в арматурную сетку. Наиболее применяемые диаметры для данного вида работ - это арматура 12, арматура 10 и 8 мм.

Одно из подразделений строительства - это прокладка тоннелей и строительство различных подземных сооружений. Для данных целей применяется арматура больших диаметров: арматура 36, 32, 20 мм. Применение прутков большего диаметра обусловлено их большей прочностью при вертикальном воздействии на конструкцию.

Применение строительной арматуры в настоящее время возросло. Это связано с тем, что построенные сооружения, с использованием строительной арматуры, более прочны и долговечны.

7.3 Применение стали в строительстве

В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.

Для изготовления несущих (расчетных) сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей: мартеновскую --марок ВМСтЗпс (сп, кп), низколегированную--марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД; природно-легированную -- марок 15ХСНД, 10ХСНД; кислородно-конвертерную -- марок ВКСтЗсп (пс, кп).

Стали марок Ст4 и Ст5 рекомендуют для конструкций, не имеющих сварных соединений, и для сварных конструкций, воспринимающих лишь статические нагрузки.

Сталь для конструкций, работающих на динамические и вибрационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, должна дополнительно проверяться на ударную вязкость при отрицательных температурах.

К стали для мостовых конструкций предъявляют специальные требования (ГОСТ 6713--75) по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам.

Для армирования железобетонных конструкций сталь применяют в виде стержней, проволоки, сварных сеток, каркасов. Арматурная сталь может быть горячекатаная (стержневая) и холоднотянутая (проволочная). По форме сталь чаще всего бывает круглая, а для улучшения сцепления -- периодического профиля. В отдельных случаях для повышения механических свойств сталь обрабатывают наклепом и применяют термическую обработку.

Стержневую арматуру в зависимости от механических свойств делят на классы: A-I, A-1I, А-Ш, A-IV и др. (см. табл. 6.10). При обозначении класса термически упрочненной арматурной стали добавляют индекс «т.» (например, Ат-Ш), упрочненную вытяжкой -- «в» (например, А-Шв).

Арматурная проволока может быть холоднотянутой класса B-I (низкоуглеродистой) для ненапрягаемой арматуры и класса В-П (углеродистой) для напрягаемой арматуры. Для обычного армирования преимущественно применяют арматурную сталь классов А-Ш (марок 25Г2С, 35ГС и др.), А-Н (марок Ст5) и обыкновенную арматурную проволоку, а при особом обосновании также A-I (марки СтЗ) и А-Пв. Для предварительно напряженного армирования используют высокопрочную проволоку, арматурные пряди и арматуру класса A-IV (марок 30ХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц и другие низколегированные стали), а также упрочненную вытяжкой сталь класса А-Шв (марок 35ГС, 25Г2С).

Сортамент прокатного металла и металлоизделий в строительстве разнообразен: сортовая сталь, прокатная сталь листовая, уголки, швеллеры, двутавры, трубы и другие служат основой для изготовления металлических конструкций (балки, колонны, фермы и т.д.). На сортаменты имеются ГОСТы наиболее рациональных типов профилей и частоты их градаций.

Сортовая сталь: круглая (диаметром 10...210 мм) применяется для изготовления арматуры, скоб, болтов; квадратная (сторона квадрата 10...100 мм); полосовая (шириной 12...20 мм)--для изготовления связей, хомутов, бугелей.

Сталь листовая включает листы толщиной от 4... ...160 мм, шириной 600...3800 мм; тонколистовая кровельная-- черная и оцинкованная толщиной до 4 мм; широкополочная толщиной 6...60 мм, шириной 200...1500 мм, длиной 5... 12 м.

Уголковые профили (равнополочные и неравнополочные) выпускают площадью сечения 1,0...140 см2.

Швеллеры характеризуются сечением швеллеров и определяются его номером, который соответствует высоте стенки швеллера в сантиметрах.

Двутавры -- основной балочный профиль -- разнообразны по типам; обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах.

Трубы круглые имеют диаметр 8... 1620 мм. Трубы могут быть квадратного и прямоугольного сечения.

В строительстве также широко применяют специальные профили и металлические материалы: стальные канаты и проволоку, профилированные-настилы и т.д.

7.4 Стальная арматура для железобетона

Под арматурой железобетона понимают стальные элементы или целые каркасы, которые размещены в массе бетона. Арматуру располагают главным образом в тех местах конструкции, которые подвергаются растягивающим усилиям (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии). Арматура является важнейшей составной частью железобетона; она должна надежно работать совместно с бетоном на всех стадиях службы изделия. С целью более рационального использования в качестве арматуры для железобетона применяют высокопрочные низколегированные стали или арматурную сталь подвергают механическому упрочнению или термической обработке.

Механическое упрочнение стали осуществляют путем волочения, скручивания. При волочении стержень проходит через коническое отверстие и обжимается. Вытяжку арматуры производят усилиями, превышающими предел текучести стали, при этом арматура несколько вытягивается. Способ упрочнения арматуры путем скручивания ее в холодном состоянии вокруг продольной оси оказывается лучшим как в техническом, так и в экономическом отношении по сравнению с другими способами упрочнения арматуры. Механическое упрочнение изменяет структуру металла и способствует повышению предела текучести стали. Предел текучести стали после упрочнения повышается почти на 30%, на столько же можно увеличить напряжение в арматуре железобетона или сэкономить металл, применив стержни меньшего сечения.

Методом термической обработки: закалкой токами высокой частоты, изотермической закалкой, закалкой после нагрева электротоком и последующим отпуском и закалкой после нагрева в печи с отпуском -- также повышают качество арматурной стали. В результате прочность увеличивается от 30 % для стали 35ХГ2С до 60... 100% для стали Ст5, 25Г2С и 35ГС, а предел текучести -- соответственно от 65 до 130... 150%. Улучшение механических свойств термически обработанной стали дает экономию арматуры в железобетоне до 35...40%.

Арматурную сталь ( 9.4) классифицируют по способу изготовления, профилю стержней и применению. По способу изготовления арматурная сталь бывает стержневой и холоднокатаной проволочной и предназначена для армирования обычных ненапряженных конструкций и напрягаемой арматуры для Напряженных конструкций. В зависимости от профиля стержней арматуру делят на гладкую и периодического профиля.

Стержневая арматура бывает горячекатаной, термически упрочненной и упрочненной вытяжкой -- подвергнутой после прокатки упрочнению вытяжкой в холодном состоянии. В зависимости от механических свойств стержневую арматуру делят на классы

Сталь с повышенной стойкостью против коррозии под напряжением A-IVK, A-VIK- Для каждого класса стержневой арматуры установлены определенные диаметры стержней. Стержни арматурной стали класса A-I выпускают гладкие, а остальных классов -- периодического профиля.

Проволочную арматуру делят на арматурную проволоку и арматурные проволочные изделия. Арматурную проволоку различают двух классов; холоднотянутую класса B-I (низкоуглеродистую), предназначенную для ненапрягаемой арматуры, и класса В-П (углеродистую), предназначенную для напрягаемой арматуры (высокопрочная арматурная проволока), а также Вр-I и Вр-П (буква «р» обозначает наличие периодического профиля).

Арматурные проволочные изделия бывают:

а) нераскручивающиеся стальные арматурные пряди класса П (3, 7 и 19-проволочные), предназначенные для напрягаемой арматуры; количество проволок в прядях обозначается соответствующей цифрой, например П-7 (7-проволочная арматурная прядь);

б) стальные арматурные канаты двух- и многопрядные класса К ,предназначенные для напрягаемой арматуры; для обозначения типа арматурного каната к индексу К добавляют две цифры:

первая из них соответствует количеству прядей, а вторая -- количеству проволок в прядях, например К219 -- двухпрядный арматурный канат, каждая прядь которого состоит из 19 проволок;

в) сварные арматурные сетки для ненапрягаемой арматуры;

г) тканые или сварные проволочные сетки для армированияармоцементных конструкций.

Проволочную арматуру выпускают диаметром 3...8 мм с пределом прочности от 1400 МПа (для диаметра 8 мм) до 1900 МПа (для диаметра 3 мм), с пределом текучести соответственно 1120, 1520 МПа.

В настоящее время при изготовлении железобетонных конструкций в качестве ненапрягаемой арматуры предпочтение отдают стержневой арматурной стали классов А-Ш и A-IVc, a также арматурной проволоке Вр-1.

К эффективным видам напрягаемой арматуры относят стержневую арматурную сталь классов A-V, A-VI, Ат-V И AT-VI, высокопрочную проволоку и получаемые из нее канаты.

Закладные детали предназначены для соединения посредством сварки отдельных изделий между собой при возведении сборных железобетонных конструкций. Они представляют собой стальную пластину из стали СтЗ с приваренными к ней внахлестку анкерами, изготовленными из стали Ст5 периодического профиля. Пластины располагаются на поверхности железобетонного изделия, а анкеры -- в теле бетона. В ряде случаев для обеспечения более прочной связи анкеры соединяются с арматурой изделия.

Применяют несколько типов закладных деталей, причем для каждого установлена несущая способность. Монтажные петли закладываемые в бетон, изготавливают из гладкой круглой стали класса A-I. Диаметр стержня определяют расчетом петли на разрыв и выдергивание из бетона.

7.5 Технико-экономическое обоснование применения металлических конструкций

В отличие от многих строительных материалов, применяемых включительно в строительстве, металлы используют практически во всех отраслях народного хозяйства. Это выдвигает на первое место вопросы оценки экономической эффективности их первоочередного использования.

С развитием сборного железобетона большая часть конструкций, выполнявшихся ранее из металла, изготовляется из железобетона. Это позволяет добиться экономии металла в строительстве.

Институтом экономики строительства Госстроя СССР с участием ЦНИИпромзданий, НИИЖБа и других выявлены области первоочередного применения стальных конструкций в зданиях и сооружениях в перспективе.

Для определения эффективности каркасов рассматривались здания размером: 144Х144м с подвесными кран-балками грузоподъемностью Зт, бесфонарные с сеткой колонн 12Х18м, высотой до низа ферм 7,2 м; 144X144 м с кранами 20 т, бесфонарные с сеткой колонн 12X24 м, высотой до низа ферм 12,6 м; 150X144 м с кранами 50 т, бесфонарные, с сеткой колонн 12X30 м, высотой до низа ферм 16,2 м.

При сопоставлении учитывался комплекс конструкций, включающий колонны, фермы, подкрановые балки, фонари, связи, конструкции покрытий (без кровли), крановые рельсы и крепления. В результате анализа выявилось, что стоимость зданий со стальными каркасами и железобетонными плитами покрытий на Ю...12% ниже стоимости зданий с железобетонными каркасами. При этом сроки возведения стальных каркасов в 1,5...2 раза меньше, чем железобетонных, а расход стали выше, чем у железобетонных каркасов, на 30...40% (при применении в стальных каркасах стали марок СтЗ и 15ГС).

Масса конструкций в зданиях с железобетонными каркасами и плитами покрытий больше, чем при применении стальных каркасов и легких ограждающих конструкций. По сумме приведенных затрат стальные конструкции каркасов на 8...10% эффективнее железобетонных.

Сборные железобетонные колонны в большинстве случаев экономичнее стальных как по расходу стали (в 2,5...5,5 раза), так и по стоимости и приведенным затратам (до 30%). Однако в крупных зданиях с покрытиями по стальным фермам при шаге железобетонных колонн 12 м применение последних экономически менее эффективно, чем стальных, так как требует устройства Дополнительных поперечных и продольных температурных швов, Установки дополнительных колонн, ферм и связей. Расстояние между температурными швами при железобетонных колонна не превышает 72...144 м, а при стальных колоннах здания раз мером до 240X240 м и могут быть без температурных швов.

Применение стальных ферм наиболее эффективно при щаг ферм 6м и пролете 24...36 м. При шаге ферм 12 м, пролете 18...30м и нагрузке 4500...5500 Па железобетонные цельные фермы покрытий со скатной кровлей экономичнее стальных по приведенным затратам на 3...11%. Таким образом, степень экономической эффективности ферм всецело зависит от величины пролета и нагрузки.

Весьма целесообразно применение стальных подкрановых балок. При кранах грузоподъемностью 10...30 т и пролетах 6... 12 м железобетонные подкрановые балки дороже стальных в 1,2...2,5 раза, а приведенные затраты выше в 1,3...2,8 раза. Стальные опоры и эстакады, под трубопроводы в 1,3...2,2 раза дешевле железобетонных. Железобетонные резервуары емкостью 5...10 тыс. м3 целесообразно применять для мазута и агрессивной нефти, а стальные -- для малоагрессивной нефти и бензина. Напорные водоводы из стальных труб в настоящее время дешевле, чем железобетонные и чугунные. Стоимость сталежелезо-бетонных пролетных строений мостов с пролетами более 33 мм и на 20...30% ниже, чем сборных железобетонных.

Применение сборных железобетонных опор линий электропередач напряжением 35...330 кВ вместо стальных позволяет в 1,5...2 раза снизить расход стали и на 15...20% приведенные затраты.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7