Сортамент арматурной стали

Стержневую арматуру рекомендуется применять для преднапряжённых жбк длиной не более 12 м, при этом арматуру классов А-Шв, А-1У, Ат-1УС, А-У, Ат-УСК, А-У1 рекомендуется применять в виде стержней мерной длины без сварных стыков, а арматруру класса А-1У марки 80С и классов Ат-1УК, Ат-У, Ат-УК, Ат-У1, Ат-У1К и Ат-У11 – только в виде стержней мерной длины.

Для изделий длиной более 12 м применяют проволочную и канатную арматуру классов Вр-II, К-7, К-19, допускается также применение свариваемой или с винтовым профилем стержневой арматуры классов А-1У, А-У, А-У1.

Натяжение арматуры классов А-Шв, А-1У, Ат-1У, А-У, Ат-У, А-У1 диаметром от 8 до 22 мм рекомендуется осуществлять электротермическим способом, а диаметром 25…40 мм – механическим. Допускается механическое натяжение стержневой арматуры диаметром 8…22 мм при наличии соответствующего оборудования.

Проволочную арматуру классов В-II и Вр-II и стержневую термоупрочнённую классов Ат-УI и Ат-УII рекомендуется напрягать механическим способом. Допускается применение электротермического способа напряжения стержневой арматуры классов Ат-У1 и Ат-У11 и проволочной класса Вр-II при величине предварительного напряжения не более 700 МПа (для стержневой) и 800 МПа (для проволочной).

Основные технологические особенности изготовления преднапряжён-ных железобетонных конструкций зависят от следующих факторов:

1) Времени напряжения арматуры

А) натяжение арматуры до бетонирования на упоры формы или стенда («натяжение на упоры»),

Б) натяжение арматуры после бетонирования, для этого в изделии при бетонировании оставляют каналы, в которые после набора прочности бетоном протягивается напрягаемая арматура, напряжение от которой сразу передаётся на бетон («натяжение на бетон»),

В) арматура напрягается при твердении бетона на напрягающем цементе. Расширение происходит после приобретения бетоном прочности 15…20 МПа, что обеспечивает достаточное сцепление арматуры с бетоном и эффект самонапряжения.

2) Установки напрягаемой арматуры

А) линейное напряжение одиночных стержней, канатов или проволоки определённой длины, а также групповое напряжение стержненй, пакетов проволоки,

Б) непрерывное напряжённое армирование навивкой проволоки или канатов, растянутых необходимым усилием или совместным воздействием груза и температуры.

3) Способа натяжения напрягаемой арматуры

А) механическое натяжение с помощью силовых механизмов, чаще всего гидравлических домкратов с насосными станциями,

Б) электротермическое удлинение и закрепление в нагретом состоянии в упорах форм, которые, препятстуя сжатию стержней при охлаждении, обеспечивают их напряжение,

В) электротермическое напряжение на бетон ­– напрягаемая арматура обмазывается эпоксидной термореактивной смолой, вставляется в каналы, нагревается до 300⁰С, что обеспечивает её удлинение, и в результате полимеризации смолы сцепляется с бетоном. При охлаждении арматура напрягается и это напряжение передаётся на бетон.

Г) электротермомеханическое напряжение при непрерывной навивке проволоки обеспечивается её растяжением грузом или тормозом с одновременным нагревом и растяжением электрическим током. Намотанная в горячем состоянии на штыри или упоры формы проволока при остывании напрягается до проектной величины.

Д) химическое натяжение с применением напрягающего цемента (получается помолом 65% портландцементного клинкера, 20 % глинозёмистого шлака, 10 % гипса и 5 % извести). При расширении бетона в процессе твердения происходит удлинение связанной с бетоном арматуры, что и вызывает её напряжение. Формы должны быть деформируемыми, не требуется специального оборудования и силивых форм.

4) Способа передачи напряжения арматуры на бетон (обжатие бетона):

А) напряжение передаётся на бетон благодаря сцеплению арматуры с бетоном (для гладкой арматуры при прочности бетона до 40 МПа, для арматуры периодического профиля при прочности бетона до 30 МПа). Для повышения сцепления применяется свивка проволоки, арматура рифленая и периодического профиля.

Б) при изготовлении жбк с мощными арматурными пучками применяются дополнительные анкерные устройства, которые передают до 50% напряжения пучка проволоки на бетон,

В) передача напряжений на бетон может осуществляться только через анкерные устройства на концах арматурных элементов без учёта сцепления арматуры с бетоном при натяжении арматуры на бетон.

Анкера могут быть временными, они располагаются вне габаритов изделия для закрепления арматуры в упорах форм или стендов, они обрезаются при передаче напряжения с упоров на бетон при распалубке. Постоянные анкера устанавливают на арматуре в пределах габаритов изделий для улучшения сцепления и предотвращения сдвига арматуры при обжатии бетона. Длина в мм зоны анкеровки напрягаемой арматуры без анкеров принимается равной длине зоны передачи напряжения с арматуры на бетон по формуле:

, где

передаточная прочность бетона при сжатии, МПа,

предварительное напряжение в арматуре с учётом потерь, МПа,

d – диаметр арматуры, мм,

– коэффициенты, определяются по табл.24.

Таблица 24

Вид и класс арматуры	Значения коэффициентов
1.Стержневая периодического профиля	0,3
2.Проволочная Вр-П диаметром 5 мм диаметром 4 мм диаметром 3 мм	1,8 1,8 1,8
3.Канаты К-7 диаметром 15 мм диаметром 12 мм диаметром 9 мм диаметром 6 мм	1,25 1,40 1,60 1,80
4.Канаты К-19 диаметром 14 мм	1,25

Для стержней периодического профиля всех видов длина зоны анкеровки принимается не менее 15 d, при мгновенном способе передачи усилия обжатия на бетон для стержневой арматуры периодического профиля диаметром не более 18 мм зона анкеровки увеличивается в 1,25 раза. В железобетонных элементах из лёгкого бетона длина зоны анкеровки вычисленная по формуле увеличивается в 1,2 раза.

3.2 Заготовка и анкеровка арматуры при натяжении на упоры

Заготовка стержневой арматуры включает в себя операции резки стержней на заданные длины и устройство или установку концевых анкеров. Для уменьшения отходов и устранения стыковки рекомендуется заказывать и применять стержневую напрягаемую арматуру в виде поставляемых стержней мерной длины, а термоупрочненную сталь классов Ат-1У…Ат-У11 – только в виде стержней мерной длины. Допускается стыковка стержневой свариваемой арматуры сваркой, а термоупрочненной – опрессовкой обойм. Временные концевые анкеры и инвентарные зажимы служат для закрепления натянутой арматуры на упорах форм или стендов до приобретения бетоном необходимой прочности, достаточной для восприятия обжатия и предотвращающей сдвиг арматуры относительно бетона в момент передачи напряжения.

Разрезать стержневую арматуру классов А-IIIв, А-IУ, А-У, А-УI, Ат-IУ, Ат-У, Ат-УI и Ат-УII следует в холодном состоянии с помощью механических и гидравлических ножниц или пил трения. Во избежание локальных закалок, поджогов, надрезов и отпуска разрезка стержней электрической дугой не допускается.

Стержневая горячекатанная арматура классов А-1У (кроме несвариваемых сталей марок 65ГС и 80С), А-У, А-У1 и термомеханически упрочненная классов Ат-У1С и Ат-УС может стыковаться сваркой. Подготовка к сварке, технология и режимы сварки стержневой арматуры должны осуществляться в соответствии с требованиями СН 393-78.

Стержневую напрягаемую арматуру рекомендуется сваривать в плети на установке СМЖ-524. Если в качестве напрягаемой арматуры применяется стержневая арматура класса А-111в, то после стыковой сварки плети упрочняют вытяжкой на установках СМЖ-525.

Стержневую арматуру с винтовым профилем всех классов от А-1У и Ат-IУ до А-УI и Ат-УII стыкуют с помощью муфт, навинчиваемых на концы стержней. Допускается сварка стержневой арматуры с винтовым профилем классов от А-IУ и Ат-IУС до А-УI в соответствии с ГОСТ 14098.

Соединять сваркой стержни термомеханически упрочненной арматуры классов Ат-IУ, Ат-У, Ат-УI и Ат-УII не допускается. При наличии отходов этой арматуры в виде стержней немерных длин их можно использовать для ненапрягаемой арматуры, но только как сталь класса А-III, или производить стыковку с помощью обжимаемых в холодном состоянии прессовкой или накаткой соединительных муфт и использовать также, как и стержни мерной длины. Для закрепления напрягаемых стержней в упорах, а также для улучшения сцепления с бетоном рекомендуется применение анкеров различных видов (рис.36).

Рис.36 Анкера напрягаемой арматуры, а – цанговый зажим, б – приваренные коротыши, в – резьбовая гайка, г – опрессованная шайба, д – высаженная головка со втулкой, е – петли и коротыши для гладкой высокопрочной проволоки.

К анкерам относятся:

· высаженные головки, образуемые на концах стержней высадкой в горячем состоянии для арматуры классов А-IIIв, А-IУ, Ат-IУ, А-У, Ат-У, А-УI, Ат-УI диаметром до 40 мм включительно;

· инвентарные зажимы НИИЖБ по ГОСТ 23117 для арматуры всех классов диаметром до 40 мм включительно;

· стальные опрессованные в холодном состоянии шайбы для арматуры всех классов диаметром до 22 мм включительно;

· опрессованные спирали из горячекатанной арматуры класса А-1 для арматуры классов А-IУ, Ат-IУ, А-У, Ат-У, А-УI, Ат-УI и Ат-УII диаметром 8…18 мм;

· навинчиваемые на стержни с винтовым профилем гайки и контргайки для арматуры всех классов.

Допускается применять приваренные коротыши для арматуры всех классов диаметром до 40 мм включительно, а также высаженные головки для арматуры классов Ат-У1 и Ат-УII.

Для арматуры классов Ат-1У, Ат-У, Ат-У1 и Ат-УII длина коротышей принимается равной (5…6)d с односторонними швами и 3d с двухсто-ронними. Для изготовления коротышей применяют электродуговую сварку в соответствии с СН 393-78 и горячекатанную арматуру классов А-I, А-II, А-III, а также класса А-1У марки 20ХГ2Ц и класса А-У марки 23ХГ2Ц, могут использоваться стальные прутки прямоугольного или квадратного сечения из тех же марок стали. Стержни и коротыши должны плотно прилегать друг к другу и не иметь местных искривлений. Прихватка каждого коротыша производится в одной точке на расстоянии (2,5…3) d от торца коротыша. Длина прихватки 10…15 мм, применяемые электроды и режимы те же, что и при сварке. Для обеспечения правильного положения коротышей при их приварке к стержню и требуемой точности расстояния между их опорными плоскостями по длине рекомендуется пользоваться специальными кондукторами. В последних должны быть устройства для фиксации положения стержня и прижима коротышей к упорам во время приварки. К работам по сварке термообработанной арматуры допускаются сварщики не ниже 4-го разряда при условии: изготовленные ими образцы при растяжении выдерживают нагрузку не ниже 80 % прочности основного металла. Во избежание поджога стержней в начале шва дугу следует возбуждать только на коротыше. Сварку надо производить без поперечных колебаний короткой дугой с опиранием смазки электрода на свариваемый металл. Не допускается смена электродов на незаконченном участке свариваемого шва, то-есть сварка каждого шва должна производиться без перерывов одним электродом. Для исключения подогрева соединения сварка первого и второго шва анкера должна производиться с перерывом 3…4 мин. Для приварки анкерных коротышей может быть использован любой преобразователь или выпрямитель, предназначенный для ручной дуговой сварки (ПС-300, ПС-500, ПСО-300, ПСМ-1000, ВСС-300, ВКСМ-100 и др.). Для контроля величины тока сварочный пост должен быть оснащен амперметром, сварка должна производиться электродами диаметром 3…4 мм типа Э-50А, марки УОНИ-13/55, которые перед началом работы рекомендуется прокалить по режиму, соответствующему их марке. По окончании приварки коротышей сварщик должен очистить шов от шлака и осмотреть его – наличие трещин в сварных швах не допускается. Поры и шлаковые включения диаметром до 1,5 мм на длине шва 1 см допускаются в виде исключения не более чем в одном месте. Суммарная длина шва должна быть не менее 10 d, толщина шва должна равняться 0,25 d и быть не менее 4 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 14098 к сварным соединениям с накладками. Для равномерной передачи усилий от натянутых стержней с приваренными коротышами на упоры форм или поддонов необходимо при заготовке коротышей обеспечить перпендикулярность торцов к их продольной оси, что может быть достигнуто при отрезке коротышей дисковыми пилами трения, втулочными ножами комбинированных пресс-ножниц, ножницами с механическим прижимом стержней во время резки, механическими ножовками или на токарном станке. Опорные поверхности концевого анкера в виде приваренных коротышей должны быть перпендикулярны по отношению к оси стержня, их смещение из плоскости не должно превышать 0,5 мм.

Устройство временных концевых анкеров в виде опрессованных шайб и спиралей должно осуществляться на специальных обжимных машинах типа МО, МОГ-1 или на прессах с усилием обжатия 900…2000 кН. Шайбы для временных концевых анкеров штампуют из листовой или прокатной стали марок Ст1, Ст2 и Ст3 по ГОСТ 380, или изготавливаются из круглой и шестигранной стали тех же марок. Размеры шайб приведены в табл.25

При отсутствии шайб требуемой высоты допускается опрессовка анкера, составленного из 2…5 шайб меньшей высоты. Суммарная высота таких шайб должна быть на 10…20 % больше приведенной в табл. 25 величины высоты шайб до опрессовки.

Для спиральных анкеров минимально необходимое число витков спиралей из арматуры диаметром 6(8) мм класса А-1 марки Ст3 для анкеровки стержней классов от А-IУ до Ат-УI приведено в табл. 26. Для арматуры класса Ат-УII число витков спирали должно быть не менее 6.

Таблица 25

Таблица 26

Параметры спиральных анкеров

Спиральные заготовки для временных концевых анкеров рекомендуется изготавливать на специальных станках, работающих в автоматическом режиме. При изготовлении спиралей их резку рекомендуется выполнять специальными клиновыми ножами или дополнительно опрессовывать, обеспечивая перпендикулярные продольной оси торцы. При резке спиралей обычными механическими ножницами с неперпендикулярными торцами их длину следует увеличивать на один виток, который с внутренней стороны анкера оставляют не опрессованным, что позволяет добиться при натяжении арматуры равномерного распределения усилия на упор формы.

Перед спиральным анкером рекомендуется устанавливать инвентарную шайбу, обеспечивающую более надежную работу анкера. Для повышения технических характеристик анкера ему при опрессовке необходимо придавать коническую форму с максимальным обжатием крайних от торца стержня витков губками специального профиля, которыми оснащены обжимные машины.

Высадку головок в горячем состоянии следует производить одновременно на обоих концах стержня или поочередно на каждом конце на машине типа СМЖ-128В, установках СМЖ-524, а также на стыкосварочных станках типа МС-2602 и других с соблюдением соответствующих режимов нагрева и высадки.

Установка СМЖ-524 предназначена для сварки горячекатанной стержневой арматуры классов А-III, А-IУ, А-У и А-УI диаметром от 12 до 40 мм и высадки на обоих концах стержня анкерных головок. Она состоит из приемного и подающего рольгангов, гидравлического станка для резки арматуры СМЖ-133А, машины МС-2008 для контактной стыковой сварки и механизма продольной подачи по рольгангам. Установка позволяет заготавливать плети стержневой арматуры длиной от 7200 до 24500 мм с производительностью от 10 до 30 плетей в час.

Высаженные головки рекомендуется снабжать опорными шайбами или втулками с конусными отверстиями для обеспечения равномерной передачи усилия от натянутого стержня на упоры формы или поддона. С целью повышения срока службы инвентарных шайб и втулок их рекомендуется изготавливать из Ст45 с последующей термообработкой.

Резку стержней для подготовки к высадке головок следует производить с точностью по длине + 5 мм, при этом торцы стержня должны быть перпендикулярны его продольной оси. Перекос торцевой поверхности по отношению к оси стержня допускается не более 5 мм. При изготовлении высаженных головок на арматурной стали классов А-1У, Ат-1У, А-У, Ат-У, А-У1, Ат-У1 рекомендуется:

· расстояние между наружными гранями неподвижных контактов зажимов машины для высадки головок или наружной гранью неподвижного контактного зажима машины и упором на стеллаже устанавливать с помощью шаблона или измерительного устройства для контроля упоров форм,

· укладывать стержни для высадки головок таким образом, чтобы их концы выступали за торцы неподвижных контактных зажимов или матриц на величину 2,5d, где d – номинальный диаметр стержня, мм,

· нагревать конец стержня перед высадкой головки до температуры: 950…1100 ⁰С – для арматуры классов А-1У, А-У, А-У1; 850…950 ⁰С – для арматуры классов Ат-1У и Ат-У; 650…750 ⁰С – для арматуры класса Ат-У1,

· перед высадкой головок оплавить торец стержня во избежание искривления концов стержня при высадке; для этого высадочный электрод при включенном токе поджать к торцу стержня с небольшим усилием, которое затем плавно увеличивать,

· высадку головки при сжатии стержня производить при включенном токе или путем импульсного нагрева при максимальном усилии обжатия,

· обеспечивать медленное остывание головок на стержнях горячекатанной стали классов А-1У, А-У и А-У1 путем складирования стержней с высаженными головками в закрытые короба или осуществлять их отпуск повторным нагревом концов остывших стержней с головками до температуры 750…800 ⁰С,

· предохранять неостывшие головки от резкого охлаждения и соприкосновения с водой,

· избегать поджога в контактах машин, для чего при необходимости следует зачищать концы стержней и периодически не реже трех раз в смену чистить электроды,

Готовые высаженные головки должны отвечать следующим требованиям:

– диаметр отверстия шайб может быть больше наружного диаметра стержня не более чем на 2 мм,

– опорная поверхность шайб или втулок должна быть перпендикулярна оси стержня,

– опорная поверхность высаженной головки должна быть симметричной относительно оси стержня,

– диаметр головки должен на (0,8d + 2) мм превышать номинальный диаметр стержня.

Инвентарные зажимы рекомендуется применять при механическом натяжении арматуры на упоры стендов и форм, стараясь не подвергать их воздействию пара при термовлажностной обработке изделий. Допускается применение инвентарных зажимов при электротермическом натяжении арматуры, в этом случае установка инвентарных зажимов на стержни должна производиться в кондукторе с жесткими ограничителями. Расстояния между наружными гранями упоров кондукторов и между опорными поверхностями анкеров необходимо контролировать с помощью шаблонов, реек и других приспособлений.

На мерные стержни, изготовленные с предельными отклонениями по длине, зажимы допускается устанавливать без кондукторов, выравнивая их по торцам стержней или устанавливая заподлицо с торцами. Рекомендуется применять зажимы с заглушками, обеспечивающими фиксацию зажимов в проектном положении. После установки зажимы должны быть закреплены на стержнях, чтобы избежать их смещения при переноске стержней и установки в форму. Для обеспечения расчетной величины предвари-тельного напряжения и необходимого удлинения арматуры при исполь-зовании инвентарных зажимов необходимо учитывать смещение губок зажимов относительно корпуса, величина которого приведена в табл. 27.

При механическом натяжении арматуры с одновременным нарастанием нагрузки на тяговое устройство и фиксируемый на упоре зажим смещение губок не оказывает влияния на степень натяжения. При передаче нагрузки от тягового устройства свободному зажиму, расположенному на упоре формы или стенда, либо при натяжении арматуры с перехватом следует учитывать, что смещение губок зажима может вызвать существенное изменение этой величины. Для компенсации потерь напряжения из-за смещения губок зажима при натяжении арматуры с перехватом ее следует натягивать до усилия, несколько большего расчетного. Дополнительное упругое удлинение арматуры при этом должно быть равным величине смещения губок в одном зажиме.

Таблица 27

Смещение губок инвентарных зажимов НИИЖБ при напряжении арматуры

Примечание к табл.27. При напряжениях s_sp, отличающихся от указанных в таблице, значение s определяют линейной интерполяцией.

Для компенсации потерь напряжения при электротермическом натяжении арматуры из-за проскальзывания губок в двух зажимах расстояние между опорными поверхностями зажимов, установленных на арматуру до ее нагревания, должно быть уменьшено на величину 2s (по табл. 9).

На арматуру с винтовым профилем должны навинчиваться гайки на кондукторах с жесткими ограничителями. Для предохранения гаек от возможных смещений при нагреве стержней, их переноске и установке в форму их закрепляют на стержнях контргайками, которые имеют в 5…8 раз