 |
Реологические свойства арматуры
|
|
|
|
Арматура
Под арматурой понимают гибкие или жёсткие стержни, преимущественно из стали, размещённые в массе бетона в соответствии с эпюрами изгибающих моментов, поперечными и продольными силами, действующими на конструкцию на протяжении всего периода существования конструкции.
Назначение арматуры - воспринимать растягивающие усилия, а так же усадочные и температурные напряжения в элементах конструкций.
Реже арматуру используют для усиления бетона сжатой зоны изгибаемых элементов, однако она эффективна для армирования колонн. Являясь важной составной частью железобетона, арматура должна отвечать специальным требованиям:
надёжно работать совместно с бетоном на всех стадиях эксплуатации конструкции;
-использоваться до физического или условного предела текучести при исчерпании несущей способности;
-обеспечивать удобство арматурных работ и возможность их механизации.
По функциональному назначению различают рабочую и монтажную арматуру.
Под рабочей понимают арматуру, площадь сечения А s которой определяют расчётом на действие внешних нагрузок. Продольная рабочая арматура воспринимает продольные усилия. Располагают её параллельно нагруженным граням элементов. Поперечная арматура направлена перпендикулярно продольной. Она воспринимает поперечные усилия. Поперечная арматура включает в себя хомуты и отгибы. Арматура устанавливается на растянутых волокнах конструкции. При этом расчёт необходимо выполнять на всех стадиях - изготовления, транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации. Содержание рабочей продольной арматуры в элементах железобетонных конструкций определяют отношением общей площади сечения As рабочих стержней к сечению Аb бетона.
|
|
|
– коэффициент армирования (%).
Под монтажной (поперечной и продольной) понимают арматуру, устанавливаемую без расчёта (по конструктивным и технологическим соображениям). Она предназначена для более равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей продольной арматуры и для сохранения проектного положения рабочей продольной и поперечной арматуры в конструкции при бетонировании.
Монтажную арматуру устанавливают так же для частичного восприятия не учитываемых расчётом усилий от усадки и ползучести бетона.
В зависимости от вида поперечного сечения различают стальную арматуру: гибкую – из стержней круглого сечения (или периодического профиля) и жесткую – из фасонного проката (двутавров, швеллеров, уголков). Последний вид арматуры применяется редко.
В железобетонных конструкциях при наличии агрессивной среды имеется большая опасность коррозии стальной арматуры. Для таких конструкций возможно применение неметаллической арматуры (стеклопластики).
Гибкая арматура - обладает пластичностью, хорошей свариваемостью, высокими прочностью и пределом выносливости, достаточным порогом хладноломкости.
Свариваемость – равнопрочное соединение стальных арматурных стержней.
Прочность характеризуется пределом текучести 
– это предел, при котором растут пластические деформации стали без увеличения внешней нагрузки.
Условный предел текучести 
– это напряжение, соответствующее остаточным деформациям 0,2%.
Условный предел упругости – это напряжение, соответствующее остаточным деформациям 0,02%. При действии многократно повторяющейся нагрузки уменьшается, а разрушение становится хрупким. За предел выносливости принимают прочность, когда нет хрупкого разрушения при числе циклов n=1*105.
Временное сопротивление 
– предельное сопротивление, когда происходит сужение образца (образование шейки) и разрыв.
|
|
|
Если в стальном стержне создать растягивающие напряжения 
, попадающие на диаграмме 
за площадкой текучести в область упрочнения материала, а затем стержень разгрузить, то диаграмма разгрузки получает вид прямой линии и стержень получает остаточные пластические деформации. При повторном загружении, поскольку пластические деформации стали уже выбраны, новая линия диаграммы сольется с линией разгрузки, оставаясь параллельной участку, характеризующему упругую работу материала. Однако перегиб линии диаграммы – начало новой площадки текучести – наступит уже при более высоком напряжении 
. Такие стали называют холоднодеформированными.
Рис. 3.2. Диаграммы 
при растяжении арматурной стали
а – с площадкой текучести («мягкая» сталь);
б – с условным пределом текучести («твердая» сталь)
Предел выносливости – это способность арматуры воспринимать длительное время знакопеременные напряжения.
Хладноломкость – это хрупкое разрушение при температуре ниже -30˚. При высоких температурах (~350º) снижается прочность.
Наибольшее внимание уделяется стержневой гибкой арматуре, что обусловлено её относительно высокими пластическими свойствами, обеспечивающих снижение в расчётных сечениях элементов опасной концентрации напряжений, вследствие их перераспределения. Малоуглеродистая стержневая арматура хорошо сваривается контактной стыковой или ручной дуговой сваркой, экономична, обладает наименьшей трудоёмкостью при армировании железобетонных конструкций
Виды и классы
Способ изготовления и форма поверхности определяет вид арматуры. Различают арматуру:
1. Стержневую: горячекатаную, термоупрочнённую и термомеханически упрочнённую;
2. Проволочную: холоднотянутую обыкновенную и высокопрочную.
3. По начальному напряженному состоянию: напрягаемую и ненапрягаемую.
Горячекатаная арматура – это стальная арматура в виде отдельных стержней круглого, эллиптического, квадратного и других сечений.
Предпочтение отдают круглому сечению, потому что такая арматура наиболее технологична в изготовлении и не имеет острых углов, врезающихся в бетон и способствующих образованию трещин. Класс такой арматуры обозначают буквой А и римской цифрой в СНиПе 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» (чем больше цифра, тем выше прочность), в СП 52-01-2003 – обычными цифрами:
|
|
|
- А-I (А 240) – гладкая;
- А-II (А 300), А-III (А 400), А-IV (А600), А-V (А800), A-VI (А1000)– периодический профиль. Такая сталь не подвергается после проката упрочняющей термической обработке.
Ат-III (Ат 400), Ат-IV (Ат 600), Ат-V (Ат 800), Ат-VI (Ат 1000) – термически и термомеханически упрочнённая, т.е. подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке;
А-IIIв (А 400в)– упрочнённая вытяжкой.
Холоднотянутая арматура – это стальная проволочная арматура. Обозначают буквой В от слова «волочение».
Вр-I (Вр500) – периодического профиля;
В-II – гладкая высокопрочная;
Вр-II – высокопрочная рифлёная;
К-7, К-19 – проволочные канаты соответственно семи- и девятнадцатипроволочные и др.
Арматура периодического профиля – это арматура, на поверхности которой имеются часто расположенные кольцевые выступы, обеспечивающие надёжное сцепление с бетоном без устройства анкерных крюков на концах стержней.
Ненапрягаемая арматура – арматура, укладываемая без предварительного натяжения (напряжения).
В качестве ненапрягаемой арматуры преимущественно применяют сталь классов А400, А-600C, Вр 500, А240, А300, допускается применение А-600.
Ненапрягаемая арматура классов А240, А300, А400, Вр500, A-600С– сваривают контактной и дуговой сваркой
Напрягаемая арматура - преимущество сталь классов Ат-800, Ат-1000 в элементах длиной до 12 м, допускается также сталь классов А-600, А-800, А-1000; при большой длине – сталь классов К-7, К-19.
Арматурные изделия
1. Арматурные сетки (обычно с перпендикулярным расположением рабочих стержней).
2. Каркасы – плоские и пространственные.
Сварные плоские сетки изготавливают шириной до 3800мм с продольной и поперечной рабочей арматурой. Расстояние между осями продольных и поперечных стержней обычно принимают кратным 50 мм. Плоские каркасы применяют для армирования изгибаемых элементов. Продольные рабочие и монтажные стержни размещают с одной стороны поперечных стержней, так как это исключает трудоемкое переворачивание стержней при изготовлении каркасов. Допускается размещение рабочих стержней в два и более рядов, если это оправдано экономически. Пространственные каркасы собирают из плоских каркасов или сваривают целиком, что позволяет снизить трудоёмкость работ.
|
|
|
Деформативность.
Деформативность – это характеристика пластичности стали, определяет величину угла изгиба, ползучесть стали.
Удлинение стали при разрыве оценивают величиной равномерного относительного удлинения при разрыве (без учёта длины шейки) эталонного образца. Этой величиной характеризуется разрушение конструкции. Конструкции, армированные напрягаемой высокопрочной проволокой, могут терять прочность внезапно из-за хрупкого разрыва без явных признаков разрушения, поэтому необходим более высокий запас надёжности. Это связано с тем, что при недостаточных пластических деформациях стали и увеличения предварительных напряжений, напряжения не полностью погашаются, а суммируются с напряжениями от внешней нагрузки. Именно поэтому в преднапряжении запрещено применять хрупкие стали.
Реологические свойства арматуры
|
|
|
