1.2.4. Классификация арматуры по основным характеристикам. Сортамент арматуры
По виду применяемой арматуры различают железобетон с гибкой арматурой в виде стальных стержней круглого или периодического профиля сравнительно небольших диаметров (до 40 мм включительно) и конструкции с несущей или жёсткой арматурой. К жёсткой арматуре относится профильная прокатная сталь (уголкового, швеллерного и двутаврового сечения) и горячекатаные стержни диаметром более 40 мм. Основным видом арматуры является гибкая.
Вся арматура, используемая в железобетоне, по своим основным характеристикам делится на ряд классов, причём в один класс может входить арматура из сталей нескольких марок.
Основным нормируемым и контролируемым показателем качества стальной арматуры является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:
А - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;
В - для холоднодеформированной арматуры;
К - для арматурных канатов.
Класс арматуры соответствует гарантированному значению предела текучести (физического или условного) в МПа, устанавливаемому в соответствии с требованиями стандартов и технических условий, и принимается в пределах от A 240 до A 1500, от B 500 до B 2000 и от K 1400 до K 2500.
Классы арматуры следует назначать в соответствии с их параметрическими рядами, установленными нормативными документами.
Кроме требований по прочности на растяжение к арматуре предъявляют требования по дополнительным показателям, определяемым по соответствующим стандартам: свариваемость, выносливость, пластичность, стойкость к коррозионному растрескиванию, релаксационная стойкость, хладостойкость, стойкость при высоких температурах, относительное удлинение при разрыве и др.
К неметаллической арматуре (в том числе фибре) предъявляют также требования по щелочестойкости и адгезии к бетону.
Дадим краткие характеристики арматуры перечисленных классов.
Арматуру класса A240 изготовляют из стали марки Ст3. Она имеет гладкую цилиндрическую поверхность и применяется главным образом в качестве монтажной арматуры, хомутов, поперечных стержней; из неё изготавливают монтажные петли. Хорошо сваривается. Прокатывается, начиная с диаметра 6мм (σv = 230 МПа, σu = 380 МПа и δ≥25%).
Остальные классы стержневой арматуры представляют собой стальные стержни, поверхность которых имеет периодический профиль. Выступы, имеющиеся на поверхности стержней периодического профиля, резко (в 2...3 раза) повышают сцепление арматуры с бетоном и уменьшают ширину раскрытия трещин в бетоне растянутой зоны.
Например, для арматуры класса А300 периодический профиль имеет вид, показанный на рис.1.14а. Как видно из этого рисунка, арматура класса А300 представляет собой круглые стержни с часто расположенными выступами и с двумя продольными рёбрами.
Рис. 1.14. Арматура периодического профиля: а, б - стержневая; в – проволочная
Арматура класса А300 хорошо сваривается и используется в качестве рабочей в обычном железобетоне. Для её изготовления используются стали марок Ст5, 10ГТ, 18Г2С. Прокатывается, начиная с номинального диаметра 10 мм. Основные её характеристики σу = 300 МПа, σи = 500 МПа и δ≥19%.
Арматура класса A400 имеет на своей поверхности выступы, образующие "ёлочку" (рис. 1.146). Эта арматура является основной рабочей арматурой в обычном железобетоне. Хорошо сваривается. Выпускается диаметрами 6, 8, 10 мм в мотках массой до 1300 кг и диаметрами 12...40 мм в прутках длиной до 13,2 м. Изготавливается из низколегированной стали марок 18Г2С, 35ГС, 25Г2С по усмотрению завода-изготовителя. Для неё σу = 400 МПа, σи = 600 МПа и δ≥ 14%.
В обозначениях марок стали отражается содержание в них углерода и легирующих добавок. Например, в марке стали 25Г2С первые две цифры обозначают содержание в стали углерода в сотых долях процента (0,25%), буква Г — что сталь легирована марганцем, цифра 2 — что его содержание может достигать 2%, а буква С — наличие в стали кремния. Буквой X обозначается хром, Т — титан, Ц — цирконий и т. д.
Обыкновенная низкоуглеродистая проволока класса В500 (ГОСТ 6727 — 80) выпускается диаметрами 3, 4, 5 мм. Изготовляют её волочением катанки из низкоуглеродистой стали группы Ст2 — Ст3 и используют преимущественно в сварных изделиях — сетках и каркасах; σи = 550...525 МПа в зависимости от диаметра, а σу и δ не нормируются.
Периодический профиль проволоки класса В500 (рис. 1.14в) образуется расположенными на её поверхности вмятинами (рифами). Размеры вмятин зависят от диаметра проволоки. Проволока хорошо сваривается, что позволяет использовать её для изготовления арматурных изделий.
Класс арматурной стали при проектировании выбирается в зависимости от типа конструкции, условий её возведения и эксплуатации.
При проектировании железобетонных конструкций пользуются сортаментом арматуры. Сортамент арматурной стали — это перечень типоразмеров каждого вида арматурных стержней, выпускаемых в настоящее время металлургической промышленностью. В стране существует единый сортамент для гладкой арматуры и арматуры периодического профиля. Он составлен по номинальным диаметрам стержней, выраженным в мм. Номинальный диаметр гладкого стержня совпадает с его фактическим диаметром. Для стержневой арматуры периодического профиля номинальный диаметр (номер) стержня, указанный в сортаменте, соответствует диаметру гладкого круглого стержня, равновеликого ему по площади поперечного сечения. Например, арматурный стержень, расчётный номинальный диаметр которого равен 20 мм (см. рис. 1.14а, б), имеет наружный диаметр (по выступам) 22 мм и внутренний (по телу) — 19 мм, а высота выступов на его поверхности равна:
