Стальной прокат и стальные конструкции

    В современном строительстве стальные конструкции используют в качестве несущих конструкций для высотных жилых зданий, промышленных предприятий, при строительстве мостов, телевизионных башен и т.п. Чаще всего стальные конструкции воспринимают изгибающие и растягивающие усилия, реже сжимающие. Наиболее рационально применять стальные конструкции для перекрытия больших пролетов в зданиях, для каркасов высотных зданий и промышленных цехов с тяжелым крановым хозяйством.

    В строительстве чаще всего применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и неравнополочные, квадратные и прямоугольные трубы (рис. 4). Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.

    Балки двутавровые изготовляют 23 типоразмеров от № 10 до № 60

(номер указывает высоту балки в см), длиной от 4 до 13 м; швеллеры – 22 типоразмеров от № 5 до № 40 и длиной от 4 до 13 м. Помимо этого выпускают широкополочные двутавры и швеллеры, которые отличаются от обычных шириной полки и меньшей общей высотой профиля, при этом несущая способность сохраняется. Широкополочные профили применяют, когда необходимо сократить высоту металлоконструкции.

    Прокатную угловую равнополочную сталь выпускают 84типоразмеров с шириной полок от 20 до 250 мм и толщиной 3…30 мм, а неравнополочную – 50 типоразмеров с шириной большей полки 25…250 мм и толщиной полок

3…20 мм.

    Гнутые профили – более рациональные металлические изделия, чем стальной прокат, так как они имеют более тонкие стенки и соответственно меньшие массу и расход металла при той же несущей способности.

    Стальные прокатные и гнутые профили используют как самостоятельно, так и для получения составных металлических конструкций большой несущей способности: колонн, балок, ферм. Для изготовления стальных конструкций используют также листовую и широкополосную сталь толщиной 6…20 мм.

    Для устройства перекрытий в промышленных зданиях выпускают стальной профильный настил из листовой стали толщиной 0,8…1 мм. Ширина настила 680 и 782 мм, длина 6,9 и 12 м, высота гофра 60 и 72 мм.

 

 

Рис. 4. Основные виды прокатных профилей:

а – неравнополочный уголок; б – равнополочный уголок; в – швеллер;

г – двутавр; д, е – холодногнутые трубчатые профили;

  ж – стальной профильный настил

 

    По назначению стальные конструкции подразделяют на колонны, прогоны, фермы.

    Колонны бывают сплошные, состоящие из одного или нескольких профилей, или решетчатые, которые состоят из двух или четырех ветвей, соединенных между собой решеткой. Верхняя часть колонны называется оголовком, нижняя башмаком. Колонна воспринимает сжимающие нагрузки.

    Прогоны, (балки) обычно двутаврового сечения изготовляют или из двутавровых балок, или в случае перекрытия больших пролетов сварными из стального листа (высота балки при этом может достигать 2 м).

    Фермы – плоские решетчатые конструкции, перекрывающие весь пролет здания (длина ферм 18…36 м и более) – изготовляют обычно из угловой стали с креплением сборочных единиц листовой сталью (косынками)

    Перспективно применение пространственных металлических конструкций для перекрытия больших пролетов.

    Все остальные конструкции, поступающие на стройки, должны быть огрунтованы. Места соединений и повреждения огрунтовки огрунтовывают после монтажа.

 

Стальная арматура

    Большое количество стали используют в качестве арматуры в железобетоне. В среднем для получения 1 м³ железобетона требуется

50-100кг стали. Для армирования железобетона применяют стальные стержни и проволоку как непосредственно, так и в виде сеток и каркасов, изготовляемых в основном заводским методом.

    В зависимости от условий применения арматуру подразделяют на ненапрягаемую – для обычного армирования и напрягаемую, используемую в предварительно напряженном железобетоне.

    Стержневая арматурная сталь представляет собой горячекатаные стержни диаметром 6-80 мм. В зависимости от марки стали и физико-механических показателей стержневую арматуру делят на классы (табл. 3).

С повышением класса увеличивается прочность и снижается относительное удлинение при разрыве арматурной стали.

    Арматуру класса А-240 вырабатывают из низкоуглеродистой стали Ст3 в виде гладких стержней; арматура класса А300 и выше имеет периодический профиль и вырабатывается из легированных сталей (рис. 5, а, б).

    Арматурные стержни класса А240 гладкие, А300…А1000 – периодического профиля (см. рис 5, а, б), что улучшает их сцепление с бетоном. Стержневую арматуру диаметром более 10 мм поставляют в виде прутков длиной от 6 до 18 м; диаметром 6-9 мм (называемую катанкой) – в бухтах; ее выпрямляют в стержни на месте применения.  

    Стальную арматурную проволоку изготовляют двух классов: В-I – из низкоуглеродистой стали (предел прочности 550…580 МПа) и В-II – из высокоуглеродистой или легированной стали (предел прочности

1300-1900 МПа). Проволоку получают из стальных прутьев путем вытяжки; при этом она упрочняется в результате изменения структуры металла (явление наклепа). Проволока класса В-I предназначена для армирования бетона без предварительного напряжения, а В-II – для предварительно напряженного армирования.

 

Таблица 3. Характеристика стержневой арматурной стали

 

Класс	Вид	Марка	Диаметр dн, мм	Предел текучести, МПа, не менее	Временное сопротивление разрыву, МПа, не менее	Относительное удлинение, %, не менее	Испытание на загиб в холод-ном состоянии, угол загиба, град
А 240 (А-I)   А 300 (А-II)     Ас 300 (Ас-II)   А 400(А-III)     А 600 (А-IV)   А 800 (А-V)   А 1000 (А-VI)	Круглая гладкая Периоди- ческого профиля То же   Периоди- ческого профиля То же   «   »	Ст3 18Г2С Ст5 18Г2С   10ГТ   25Г2С 35ГС   20ХГ2Ц 80С 23Х2Г2Т   22Х2Г2АЮ 22Х2Г2Р 20Х2Г2СР	6…40 40…80 10…40 10…80   10…32   6…40     10…22 10…18 10…22   10…22	235   294     294   392     590   785   980	373   490     441   590     883   1030   1230	25   19     24   14     6   7   6	180^0 С=0,5d 180^0 =3d   180^0 С=1d 90^0 С=3d   45^0 С=5d 45^0 С=5d 45^0 С=5d

Примечание. С – толщина оправки; d – диаметр арматурного стержня

    Если на проволоке делают рифления для улучшения сцепления с бетоном (см рис 5, в), то в обозначение добавляют букву «р» (например, Вр-I или Вр-II).

    Из стальной проволоки изготовляют также арматурные сетки и каркасы (рис. 5, г, д), нераскручивающиеся пряди (трех-, семи- и двенадцатипроволочные) марок П-3, П-7 и П-12 и стальные канаты. Канаты и пряди используют для напряженной арматуры.

    Закладные детали (рис. 6) предназначены для соединения железобетонных элементов между собой. Изготавливают их из Ст3 в виде пластин с приваренными к ним анкерами из Ст5 периодического профиля. Пластины располагаются на поверхности железобетонного элемента, а анкеры – в его теле. В некоторых случаях для более прочной связи анкеры соединяют с арматурой изделия.

    Монтажные петли, закладываемые в железобетонные элементы, изготовляют из арматурной стали класса А240. Диаметр стержня определяют расчетом петли на разрыв под действием силы тяжести бетонного элемента.

 

 

Рис. 5. Стальная арматура для железобетона:

а,б – горячекатаные стержни периодического профиля; в – холоднотянутая профилированная проволока; г – арматурная сетка; д – арматурный каркас

 

 

 

 

Рис. 6. Закладные детали для сборных железобетонных конструкций