Объемные арматурные каркасы (пространственные) 09Г2С в Минске

Пространственные арматурные каркасы из стали 09Г2С: расчетная жесткость и несущая способность

Пространственные (объемные) арматурные каркасы, изготовленные из стали 09Г2С, представляют собой сварные конструктивные элементы, собираемые из продольных стержней, поперечных хомутов и диагональных связей. В отличие от плоских сеток, такие каркасы обладают пространственной геометрической неизменяемостью, что позволяет воспринимать нагрузки в нескольких направлениях без потери устойчивости элементов. Применение низколегированной стали 09Г2С в качестве материала для объемных каркасов обусловлено ее повышенными прочностными характеристиками по сравнению с обычной арматурной сталью класса А400 (Ст3сп), что напрямую влияет на расчетную схему железобетонной конструкции.

Химический состав стали 09Г2С регламентируется ГОСТ 19281 и характеризуется содержанием углерода не более 0,12%, марганца в пределах 1,3–1,7% и кремния 0,5–0,8%. Легирование марганцем и кремнием обеспечивает предел текучести не менее 345 МПа при временном сопротивлении разрыву 490 МПа. Для пространственных каркасов это означает возможность сокращения сечения продольной арматуры при сохранении расчетной несущей способности, что особенно актуально для heavily loaded колонн и ригелей. Относительное удлинение стали 09Г2С составляет не менее 21%, что гарантирует развитие пластических деформаций перед разрушением узлов соединения.

Конструктивные особенности и технология изготовления

Объемные каркасы из 09Г2С изготавливаются на автоматизированных сварочных линиях контактной точечной сваркой или вручную электродуговой сваркой покрытыми электродами. Пространственная конфигурация формируется за счет гнутых хомутов замкнутого типа, которые охватывают продольные стержни по периметру сечения. Шаг хомутов назначается из условия обеспечения совместной работы бетона и арматуры, а также предотвращения потери устойчивости сжатых стержней между точками фиксации. Для каркасов из 09Г2С рекомендуется шаг поперечного армирования не более 20 диаметров продольного стержня в сжатой зоне.

Сварные соединения стержней из стали 09Г2С требуют контроля на отсутствие трещин в околошовной зоне, поскольку марганцовистая сталь чувствительна к термическому циклу при неправильно подобранном режиме сварки. Для контактной точечной сварки оптимальная плотность тока составляет 250–350 А/мм при усилии сжатия электродов 2–4 кН. При дуговой сварке применяются электроды типа Э50А, обеспечивающие равнопрочность сварного шва основному металлу. После изготовления каждый каркас подвергается геодезическому контролю на соответствие проектным размерам с допуском 5 мм по длине и 3 мм по сечению.

Применение в несущих конструкциях

Пространственные каркасы из стали 09Г2С используются при армировании следующих типов железобетонных элементов:

• колонны многоэтажных каркасных зданий с расчетной нагрузкой от 2000 до 8000 кН;
• ригели и прогоны перекрытий с пролетами до 12 м;
• фундаментные ростверки свайных полей при кустовом расположении свай;
• опоры эстакад и путепроводов, работающие на знакопеременные изгибающие моменты;
• буронабивные сваи большого диаметра (600–1200 мм) с армированием по всей длине ствола;
• подкрановые балки и обвязочные пояса промышленных цехов.

Применение стали 09Г2С в объемных каркасах обеспечивает работоспособность конструкций при расчетных температурах до –70 C, что позволяет использовать такие каркасы в районах с холодным климатом и для конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе. Ударная вязкость KCU при –40 C составляет не менее 34 Дж/см, что исключает хрупкое разрушение арматурных стержней при динамических воздействиях.

Сравнительные характеристики арматурных сталей для пространственных каркасов

При проектировании пространственных каркасов из 09Г2С необходимо учитывать, что расчетное сопротивление арматуры растяжению Rs принимается равным 315 МПа согласно СП 63.13330. Это значение используется при подборе сечения продольных стержней в расчетных сечениях железобетонных элементов. Сварные соединения стержней внахлестку допускаются при длине нахлестки не менее 30 диаметров для стержней периодического профиля. Для стержней гладкого профиля, используемых в качестве монтажной арматуры, длина нахлестки увеличивается до 40 диаметров.

Антикоррозионная защита пространственных каркасов из 09Г2С обеспечивается защитным слоем бетона, минимальная толщина которого для конструкций, эксплуатируемых в закрытых помещениях, составляет 20 мм, а для конструкций на открытом воздухе — 35 мм. При агрессивной среде эксплуатации дополнительно применяются цинковые покрытия методом горячего цинкования или эпоксидные составы, наносимые на готовый каркас. Следует учитывать, что цинкование стали 09Г2С не вызывает водородного охрупчивания благодаря низкому содержанию углерода.

Вопросы и ответы