CC BY
117
УДК 621.778.1 -426.006
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ К АРМАТУРНОМУ ПРОКАТУ ДЛЯ НЕНАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
11 1 2 Снимщиков С.В. , Суриков И.Н. , Харитонов А.В. , Харитонов В.А.
1 Сертификационный центр ОАО «НИЦ «Строительство»,
Министерство строительства и ЖКХ РФ, г. Москва, Россия
2ФГБОУ В ПО «Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Сегодня в Европе, как и во многих других странах мира, меняется стратегия развития производства арматурного проката. Это связано с серьезным пересмотром требований безопасности к строительным объектам. Уровень безопасности и надежности строительного объекта определяется проектом, где закладываются те необходимые характеристики материала, которые при дальнейшей эксплуатации обеспечат условия для его безопасности и надежности. Отказ от некоторых математических допущений и применение нелинейной деформационной модели при расчете железобетона показали, что с увеличением нагрузок нелинейность свойств бетона и арматуры при их совместной работе может вызывать перераспределение напряжений между ними. Это изменило понимание того, что для активного сопротивления деформативности железобетона при сложных нагрузках важны не столько высокие прочностные свойства арматуры, сколько высокие пластические свойства при хорошем сцеплении с бетоном при их совместной работе. Существенно расширить понимание влияния пластичности арматуры на конструктивную систему строительного сооружения и получить доступность для расчетов позволила разработка Британского стандарта (British Standart) BS 8110 -«Structural use of concrete». Впоследствии его заменил Eurocode 2 с Национальными приложениями. По сути дела высокая пластичность арматуры в железобетонных конструкциях, благодаря своему энергетическому потенциалу снижения не только величины, но и амплитуды разрушительных нагрузок, является своего рода энергетической мерой защиты (количественно - это величина статической вязкости) строительного сооружения на многие десятилетия его эксплуатации вперед, причем наиболее дешевой, но очень эффективной. Чем выше пластичность, тем выше мера защиты. Такое положение дел сегодня открывает для ненапряженного железобетона с высокопластичной арматурой совершенно новые возможности применения как надежного и эффективного композитного материала XXI века. Для оценки пластических свойств арматурного проката, согласно рекомендациям известных норм проектирования, например, Eurocode (Европа), ЕНЕ (Испания), ASCE/SEI (США) и др., применяются следующие показатели:
fs/fy - отношение временного сопротивления разрыву к пределу текучести;
Agt, % - полное равномерное удлинение при максимальной нагрузке;
А5, % - относительное удлинение, измеряемое в месте разрыва на отрезке 5d.
Сегодня в Европе и некоторых мировых странах ведется обсуждение о введении единого энергетического показателя пластичности арматурного проката - индекса вязкости (пластичности) «Id». Это количественный безразмерный индекс. Он определяется как отношение полной площади под диаграммой <5~S к той ее части, которая отделена прямой Гука («упругой» части). В нормах проектирования Испании ЕНЕ (La Instrucción d е Hormigón Estructural EHE-08) такой показатель для различных классов уже введен. Сегодня испанские производители арматурного проката уже используют этот показатель для оценки и сравнения уровней пластичности арматурного проката различных классов.
Европейские производители практически уже завершили работу по созданию нормативной, технологической и производственной базы для производства высокопластичного проката [1]. Началом для этого стала разработанная компанией «PITTINI GROUP» (Италия) сталь «PITTINI» и совместно с компанией «DANIEL!» (Италия) способ производства из нее
высокопластичного арматурного проката с маркировкой «HD» («High Ductility»- высокая пластичность, англ). Благодаря технологии управляемого охлаждения проката в линии прокатки, впервые в мире на металлургическом предприятии «PITTINI GROUP» «FERRIERO NORD S.p.A» (Osoppo, Италия) началось производство высокопластичного горячекатаного проката в болыпеобъемных компактных бухтах рядной смотки. В зависимости от массы исходной заготовки завода-производителя масса бухты «JUMBO PITTINI» составляет, в основном, 2-2,6 т. Благодаря высокой компактности бухт в сочетании с качеством, продукция с маркировкой «JUMBO HD PITTINI», выпускаемая как по стандарту «PITTINI», так и по национальным нормам D.M. 14/01/2008, имеет высокую востребованность и конкурентоспособность. Аналогичный высокопластичный арматурный прокат с маркировкой «SD» («Soldable Ductilidad»-CBapHBaeMbiñ, пластичный, испан.) в Европе сегодня производит компания «STOMANA INDUSTRY», размещенная на территории Болгарии и входящая в группу «SIDENOR GROUP» (Греция). Другая греческая компания «Hellenic Halyvourgia», входящая в национальную группу «PLOUSSOS SIFAKIS» и также производящая высокопластичный арматурный прокат, в качестве его отличительной маркировки применяет товарную марку «ЕХО». Греческая компания «HALYVOURGIKI» производит термически упрочненный арматурный прокат под маркой «HEAT TREATED STEEL» и легированный ванадием под маркой «VANADIUM STEEL» с соответствующими маркировками на самом прокате «X» и «V». Оба продукта отвечают всем требованиям к прокату по классу В 500C национального стандарта ELOT 1421-3:2007 и имеют специальные требования к пластическим свойствам. Причем, прокат с маркой «VANADIUM STEEL» в отличие от термически упрочненного проката, имеет улучшенную свариваемость, пониженную склонность к изменению механических свойств от нагрева при пожаре (огнестойкость) и высокую коррозионную устойчивость. Вслед за компанией «PITTINI GROUP» (Италия) компания «GRUPO CELSA» (Испания) на своих заводах «CELSA BARCELONA», «CELSA HUTA OCTROWEC», «CELSA ATLANTIC», и «NERVACERO» разместила SPOLLER линии для производства высокопластичного арматурного проката общим объемом производства более 2-х млн. т в год, заняв, тем самым, лидирующие позиции в мире. Для получения отличительных признаков такого производства и продукции последней была присвоена товарная марка «CELSAMAX». На предприятиях компании «GRUPO CELSA» под разными марками производится несколько видов высокопластичного арматурного проката с разными профилями. Прежде всего, это арматурный прокат с маркой «DUCTICELSA 500 SD» и маркой «NERVADUCTIL 500 SD». Он производится на разных заводах (отсюда и разные товарные марки) по одинаковой технологии из непрерывнолитой заготовки с контролем режимов охлаждения на окончательной фазе прокатки. Оба продукта отвечают всем требованиям к прокату по классу В500С, перечисленным в национальном стандарте UNE 3065:2000 - EX и имеют специальные параметры по пластичности.
Предпочтительные области применения такого проката:
■ в железобетоне объектов для сейсмически активных областей;
■ в конструкциях и объектах, которые рассчитываются по нелинейным деформационным моделям и где допускаются расчетами перераспределение усилий, в том числе и значительные;
■ в конструкциях и объектах, при оценке характера эксплуатации которых нельзя точно знать о влиянии динамических нагрузок, например, экстремальная подвижка, усадка и ползучесть грунтов;
■ в объектах, где велика вероятность возникновения пожаров.
В связи с реализацией в Европе политики применения высокопластичного арматурного проката в последнее время звучит серьезная критика европейских экспертов и законодателей в области железобетона в адрес арматурного проката категории «А», который традиционно производится методом «COLD ROLLED». Прежде всего, из-за значительной разницы показателей пластичности Agt, уже достигнутой у производителей, например, проката прочности
500 марки «AGT 8» (Agt > 8 %) или марки «CELSAMAX» (Agt > 10 %) и проката категории «A» (Agt > 2,5 %).
Прогресс в развитии методик и оборудования для исследований в области железобетона и арматуры выявил многочисленные факты повышенной хрупкости проката категории пластичности «А», по сравнению с горячекатаным в эксплуатационных условиях (в особенности при циклических усталостных испытаниях). Так, результаты проведенных исследований в университетах городов Турина и Павиа показали, что при циклических испытаниях плит, изготовленных с применением горячекатаного и холоднодеформированного арматурного проката, последние показали существенное снижение числа циклов нагружения из-за хрупкого разрушения арматуры.
Из-за обнаруженной склонности к хрупкому разрушению к такому прокату проявляется настороженность, которая реализуется в виде существенных ограничений областей применения изделий из него по уровню ответственности и введения коэффициента надежности по арматуре, равного 1,2 при расчете изделий ответственного назначения [2]. Приоритетными областями использования арматурного проката категории пластичности «А» в Европе пока остаются, прежде всего, те, где при изготовлении сеточной сварной продукции требуются (даже для европейских производителей) нестандартные размеры арматурного проката или проволочные размеры. Для улучшения пластических свойств холоднодеформированного проката в соответствии с DIN 1045-1 в Европе с конца 2010 года на заводе «Van Merksteijn Steel B.V.» (Нидерланды) начали выпускать новые типы безреберных периодических холод-нодеформированных профилей (принцип Sonderripping). Так, в соответствии с нормативом Z-1.2-193 от 14.12.2010 г. (DEUTSCHE INSNINUN FÜR BAUTECHNIK, (DIBt), Германия) производится 12-ти гранный периодический профиль класса В St 500KR(A) под товарной маркой «Europrofil» в бухтах. После рихтовки показатель Agt с достоверностью 90 % гарантируется не ниже 5 %, а отношение Rm/Re при такой же достоверности не ниже 1,08. По нормативу Z-1.2-162 от 04.12.2010 г. (DIBt, Германия) там же производится 6-ти гранный периодический профиль класса BSt 500KR(A) под маркой «МК6 Profil». После рихтовки показатель Agt с достоверностью 90 % гарантируется не ниже 3,3 %, а отношение Rm/Re при такой же достоверности не ниже 1,07. Таким образом, европейские производители пытаются вывести производство проката категории пластичности «А» на новый виток [3].
В табл. 1 приведены основные данные нормативных документов (НД), по которым производится высокопластичный арматурный прокат за рубежом, а в табл. 2 приведены основные данные отечественных НД, по которым производится арматурный прокат класса А400С и А500С в России.
Таблица 1
Основные технические требования к высокопластичному арматурному прокату за рубежом
Страна Стандарт Класс Rm, МПа Re, МПа A5, %, не менее Agt, %, не менее Rm/Re
США ASTM А706 Gr 60 420-540 550 14 - >1,25
Австралия AS/NSZ 4671 Gr500E 500-600 - - 10 1,15-1,40
Новая Зеландия Gr300E 300-380 - - 15 1,15-1,50
Великобритания BS 4449 B500C 500-650 - - 7,5 1,15-1,35
Норвегия NS 3576 B500C 500-650 - - 7,5 1,15-1,35
Греция Elot 1421-3 B500C 500-650 - - 7,5 1,15-1,35
Италия UNI 6407 FeB44К 450-560 - - 7 1,13-1,35
Испания UNE 36065 B400SD 400-480 480 20 9 1,15-1,35
B500SD 500-625 575 16 8 1,15-1,35
Португалия E455 A400NR SD 400-480 - - 8 1,15-1,35
E460 A500NR SD 500-600 - - 8 1,15-1,35
Канада CSA.G.30.18-M92 Gr400 400-525 560 13 - >1,15
Gr500 500-625 625 12 - >1,15
Сингапур SS 560 B500C 500-650 - - 7,5 1,15-1,35
Как видно из табл. 2, мы практически производим и применяем прокат, соответствующий современной европейской классификации такой, как прокат категории «А», каким бы способом мы его не производили - горячим или холодным. Действующие в настоящее время НД на арматурный прокат не позволяют отечественному производителю выпускать арматурный прокат, отвечающий всем современным требованиям. В том числе и по безопасности. Совершенно очевидно, что для получения отечественного высокопластичного арматурного проката категории «С» необходима оперативная разработка новых НД, как на производство арматурного проката, так и на его применение.
Таблица 2
Основные технические требования к арматурному прокату в России
Норматив Класс Технические требования к арматурному прокату
<7 j , МПа, не менее МПа, не менее сгв/_ сгх, не менее , %, не менее ^тах/^р ' не менее
СТО АСЧМ 7-93 А400С 400 500 1,05 16 2,5/2,0
А500С 500 600 1,05 14 2,5/2,0
ГОСТ Р 52544-2006 А500С 500 600 1,08 14 -
В500С 500 550 1,05 - 2,5/2,0
Список литературы
1. Харитонов В.А., Харитонов Вик.В., Сокол X. Современные тенденции развития арматурного проката для ненапряженного железобетона: Европа-Россия // СтройМеталл. 2011. №2(21). С. 8-20.
2. Харитонов В.А., Харитонов Вик.В., Сокол X. Больше, чем холоднодеформированный прокат // Металлоснабжение и сбыт. 2009. № 9. С. 52-57.
3. Харитонов В.А., Харитонов Вик.В., Иванцов А.Б. Обработка бунтовой арматурной стали по схеме «Растяжение-знакопеременный изгиб» (Технология, теория, оборудование) // Металлург. 2010. № 4. С. 78-83.
References
1. Kharitonov V.A., Kharitonov Vik.A., Sokol H. Modern trends in unstressed concrete reinforcing bars development: Europe-Russia // StroyMetal. 2011. № 2(21). Pp. 8-20.
2. Kharitonov V.A., Kharitonov Vik.A., Sokol H. More than cold processed rolling // Metal supply and sale. 2009. № 9. Pp. 52 - 57.
3. Kharitonov V.A., Kharitonov Vik.A. Coiled reinforcing steel processing to the scheme "tension - alternating-sign bending" (technology, theory, equipment) // Metallurg. 2010. № 4. Pp. 78-83.
УДК 621.771
СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ С ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНКИ
Паршина A.A.
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия
Современные требования по внедрению рациональных и ресурсосберегающих технологий создают все предпосылки к использованию в технике узкоспециальных полуфабрика-
