STAV.ЛЕСТНИЦА

8-(928)-968-59-49

  • Vkontakte Social Иконка
  • Одноклассники Social Иконка
  • Facebook Социальной Иконка
  • Instagram

Главная/Статьи/Сварка в монолитных ж/б конструкциях

Можно ли сваривать рабочую арматуру в монолитных железобетонных конструкциях?

     Для начала разберемся, что такое арматура, для чего она нужна и какая бывает.   
Арматура – это совокупность элементов, воспринимающих растягивающие напряжения при совместной работе с бетоном. В некоторых конструкциях (например, колоннах) арматура используется для усиления в сжатой зоне. Арматура может быть металлической и неметаллической (например, композитная). Арматура может быть жесткой (двутавры, швеллеры и тд), стержневой, проволочной, канатной. По назначению арматура делится на рабочую, конструктивную, распределительную, анкерную и монтажную.  
Теперь что касается стержневой арматуры.  
     Стержневая арматура может быть разных классов – в советское время было принято обозначать их римскими цифрами от A-I до A-VI, впоследствии перешли к другим обозначениям. По определению, класс арматуры характеризуется наименьшим контролируемым значением предела физического или условного предела текучести арматурной стали при 95%-ной вероятностной гарантии. Чтобы понять, что такое предел текучести, не лишним будет взглянуть на диаграмму растяжения стали рис.1 (это самое начало преподавания сопромата в ВУЗах).

рис. 1 Диаграмма растяжения.

 

Соответствие советских и нынешних обозначений классов арматуры таблица 1

Как можно заметить, для производства арматуры используются стали различных марок с различным химическим составом. Химический состав предопределяет свойства стали и, соответственно, свойства готовой арматуры. Способы производства арматуры из стали также различны. По этому критерию выделяют три вида арматуры: горячекатаную, термомеханически упрочненную, холоднодеформированную (хд – делают проволоку, до диаметра 12 мм). Кстати, обращаю внимание, что в данной таблице нет арматуры А500С, чтобы понять почему так, следует узнать немного истории.


«Арматура класса А-III из стали марки 35ГС была разработана на рубеже 50 и 60 г.г. прошлого века как альтернатива арматуре периодического профиля класса А-II из стали марки Ст5. По сути дела, сталь марки 35ГС явилась слегка модифицированным аналогом стали Ст5. За счет небольшого увеличения в химсоставе стали массовой доли марганца и кремния удалось достичь стабильного повышения прочности стержней до уровня класса А-III (А400), правда в ущерб
свариваемости, пластичности и хладостойкости. По экономическим меркам того времени и для существовавших условий индустриального строительного производства это явилось прогрессивной разработкой, дающей существенную экономию металла. В результате высокого содержания углерода (0,30-0,39%) данный вид стали относится к разряду ограниченно свариваемых и может использоваться при температурах не ниже минус 40 С. За рубежом арматура с содержанием углерода выше 0,22% в качестве свариваемой запрещена к применению.
Долговременный анализ несчастных случаев на стройобъектах и обрушений при экстремальных видах силовых воздействий на железобетонные конструкции (сейсмика), показывает, что одной из наиболее частых причин аварий, является применение сварки для арматуры из стали марки 35ГС.
В 80-х годах за рубежом началось масштабное практическое воплощение идеи применения термического упрочнения в потоке прокатки низкоуглеродистых сталей марок типа Ст3 с исходным пределом текучести порядка 250 МПа для получения хорошо свариваемой арматуры с пределом текучести 500МПа. Одновременно была научно подтверждена оптимальность такого уровня прочности арматуры для обычного железобетона по критериям совместности работы стержней с бетоном и уменьшения расхода металла. Были выявлены и существенные преимущества в технологичности её применения - такая арматура значительно лучше поддается сварке и более хладостойка, чем горячекатаная из низколегированных сталей марок 35ГС и 25Г2С. В большинстве стран Западной Европы в настоящее время произошла практически полная переориентация и производства и применения в железобетоне на арматуру с пределом текучести 500 МПа.
В годы перестройки в России была разработана и внедрена собственная технология термомеханического упрочнения в потоке прокатки стали марки Ст3 для получения арматуры класса А400С, а затем и более эффективного класса А500С. Причем отечественная арматура по основным потребительским характеристикам ничем не уступала зарубежным аналогам, и в период пониженного спроса на внутреннем рынке успешно поставлялась на экспорт.
В настоящее время арматура класса А500С выпускается в достаточно большом объеме, примерно равном суммарному объему выпуска арматуры марок 35ГС и 25Г2С класса А400.»


Итак, подытожим. На сегодняшний день самой ходовой арматурой для монолитного железобетона является:    А400 (она же А-III) из сталей 35ГС и 25Г2С; горячекатаная; по ГОСТ5781-82.
А500С (С-свариваемая) из стали Ст3; горячекатаная (гк), термомеханически упрочненная (тм), по ГОСТ Р 52544-2006.
 
Кстати, как раз такие марки арматуры нам рекомендует применять СП 63.13330.20012
«Бетонные и железобетонные конструкции»: «п. 6.2.4 Для железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры в качестве устанавливаемой по расчету арматуры следует преимущественно применять арматуру периодического профиля классов А400, А500 и А600, а также арматуру классов В500 и Вр500 в сварных сетках и каркасах. При обосновании экономической целесообразности допускается применять арматуру более высоких классов.» В чем отличия между А400 и А500С:
1.    Разные стали с разным содержанием углерода и легирующих добавок.
2.    Разные методы производства (термомеханически упрочненной выпускается больше).
3.    А500С прочнее, чем А400, соответственно, ее требуется меньше
4.    А500С(тм) дешевле
5.    У А400 и А500С разный профиль

Кстати о профиле: недостатком арматуры А500С является ее профиль, который в отличие от профиля А400 имеет меньшее сцепление с бетоном, поэтому для такой же анкеровки как у А400 требуются бОльшая длина стержня. Хотя этот профиль выгоднее в производстве – он дольше сохраняет в рабочем состоянии прокатные катки, чем профиль у А400.
Стоит заметить, что сейчас имеется арматура А500СП, с четырехсторонним серповидным профилем, который аналогичен А400 по сцеплению с бетоном.

Теперь перейдем к основному вопросу – можно ли сваривать арматуру? Все тот же СП 63.13330.20012 говорит следующее:
«п. 10.3.29 Для соединения ненапрягаемой арматуры принимают один из следующих типов стыков:
б) сварные и механические стыковые соединения: со сваркой арматуры;

То есть СП не запрещает. Также имеется ряд других нормативных документов по сварным
соединениям арматурных сталей.
 
1.    ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкции» касаемо крестообразных соединений при ручной дуговой сварке.

Безымянный.jpg

3 — сварное соединение удовлетворяет требованиям ГОСТ 10922, предъявляемым к сварным соединениям. НД – не допустимо.
То есть арматура А400 – ограниченно свариваемая. При этом она должна быть из стали 25Г2С, диаметр не должен превышать 28 мм, температура эксплуатации не ниже 0. В этом документе ничего не сказано об арматуре А500С, потому как она появилась позже.

 
2.    РТМ 393-94 «Руководящие технологические материалы по сварке и контролю качества соединений арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций»
«п. 2.5.1. Свариваемость сталей является комплексной характеристикой, определяющей при данных условиях техническую пригодность для выполнения заданных соединений. Свариваемость определяется для каждого вида и способа сварки отдельно. Это - сложная совокупность характеристик стали и поэтому не может быть определена с помощью одного универсального метода.»
«п. 4.2.4. Изделия с крестообразными соединениями, выполняемыми дуговой сваркой (прихватками), следует собирать в кондукторах, применяя электроды диаметром 4-5 мм, обеспечивая прижатие пересекающихся стержней таким, чтобы отсутствовали зазоры между ними (рис.4.7). Выполнение дуговых прихваток должно производиться "короткой дугой" (сопровождаться "сухим" характерным потрескиванием) с незначительным перемещением электрода вдоль места соприкосновения стержней арматуры и заканчиваться постепенным уменьшением длины дуги, без образования кратера - источника возникновения кристаллизационных трещин.»

В остальном, РТМ 393-94 разрешает варить только 25Г2С, об арматуре А500С по-прежнему ничего не говорится – появилась позже.
3.    СТО АСЧМ 7-93 «Прокат периодического профиля из арматурной стали»
По этому документу выпускалась А400С, А500С и А600С до появления ГОСТ в 2006 году. Документ НЕ действующий с 2013 года.
4.    СТО 36554501-005-2006 «Применение арматуры класса А500СП в железобетонных конструкциях»
Хоть стандарт и относится к А500СП, кое-что из него можно взять. Пункт 7.6.1 говорит о том, то можно выполнять крестообразные соединения дуговой сваркой. Пункт 8.3.1 говорит о том, что гнуть А500СП можно только в холодном состоянии.
5.    ТСН 102-00 «Территориальные строительные нормы г. Москвы. Железобетонные конструкции с арматурой классов А500С и А400С»
Документ разрешает варить арматуру А500С, но при этом пункт 7.1 говорит о том, что А500С(горячекатаную) можно гнуть с предварительным нагревом места сгиба, а А500С термомеханически упрочненную можно гнуть только в холодном состоянии.
6.    ГОСТ 52544-2006 «Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С…»
По этому документу выпускается арматура. Пункт 5.7 говорит об испытаниях на свариваемость, значит варить можно.

Внимательно изучив информацию из нормативных источников, научных статей и профильных форумов, я сделал следующие выводы:

1.    Свариваемость арматуры зависит от марки стали, из которой она произведена. Арматура А400 производится из сталей 35ГС и 25Г2С. Из-за высокого содержания углерода и легирующих добавок, в месте сварного соединения сталь охрупчивается и теряет пластичность. 35ГС варить нельзя, 25Г2С – ограниченно (при температуре выше 0, до 28мм).


2.    Можно сваривать арматуру А500С (А500СП), что подтверждает множество нормативных документов, а также ГОСТ, по которому она выпускается.


3.    Гнуть арматуру А500С с предварительным нагревом можно, если она горячекатаная. При сгибании термомеханически упрочненной(тм) арматуры А500С с предварительным нагревом происходит ее локальное разупрочнение (в месте нагрева пропадает эффект ТМ) и арматура по своим свойствам становится подобной А240. Эту проблему можно нивелировать на этапе проектирования, взяв при расчете характеристики А240. При этом расчетные диаметры рабочей арматуры увеличатся.
4.    Убеждение в том, что арматуру варить нельзя, присутствует в основном у консервативных представителей «старой школы» строителей и проектировщиков, которые обучились в то время, когда существовала только арматура 35ГС (которую действительно варить нельзя). Эти убеждения распространяются ими и на молодое поколение, которое не хочет вникать в суть вопроса и доверяет «профессионализму» более опытных учителей.