Арматура: назначение и виды, классификация, применение в конструкциях.

Арматура – это изделие из металла, которое служит для армирования железобетонных конструкций. В промышленном и гражданском строительстве применяются различные виды арматуры: гибкая и жесткая.

Гибкая арматура – это каркасы, сварные сетки и стержни. Она используется чаще всего. Жесткую арматуру представляют уголки, швеллеры и прокатные двутавры.

Различные виды арматуры обладают определенными механическими свойствами и техническими характеристиками.

Стальная арматура классифицируется по способу производства и последующего упрочнения, по форме поверхности и по способу применения.Способ производства определяет следующие виды арматуры: горячекатаная, стержневая и холоднотянутая проволочная.Механические свойства горячекатаной арматуры обеспечиваются химическим составом стали. Для ее изготовления используется легированная сталь с добавлением марганца, кремния, хрома и титана.

Холоднотянутая проволочная арматура производится как из низкоуглеродистой, так и из высокоуглеродистой стали. Стальные стержни прокатывают сквозь последовательно уменьшающиеся отверстия. Многократная протяжка уменьшает диаметр стержня и увеличивает его длину. В результате обработки меняется структура стали. Проволочный стержень становится чрезвычайно прочным на разрыв.Стержневая арматура изготавливается путем проката. Она поставляется в мотках, прутках, или бунтах. Может иметь любой диаметр.Способ последующего уплотнения выделяет виды арматуры, термически упрочненные и упрочненные в холодном состоянии. Во втором случае арматуру упрочняют вытяжкой или волочением.В зависимости от формы поверхности, выделяются такие виды арматуры, как гладкая и периодического профиля. Арматура периодического профиля имеет ребристую поверхность для лучшего сцепления с бетоном. Стержни гладкой арматуры рифления не имеют.Армирование железных конструкций производится различными способами. Для разных целей применяются различные виды арматуры: напрягаемая, ненапрягаемая, а также подвергаемая предварительному натяжению.Арматура также подразделяется по трудоемкости изготовления. В зависимости от диаметра стержня, она бывает легкой (до 12 мм) и тяжелой (от 12 до 40 мм).

16. механические свойства арматурных сталей. По согласованию с потребителем допускается не проводить испытание на ударную вязкость арматурной стали класса АсЗ00 (Ас-II). Для А600 (A-IV) диаметром 18 мм стали марки 80С норма изгиба в холодном состоянии устанавливается не менее 30°. Для А240 (A-I) диаметром свыше 20 мм при изгибе в холодном состоянии на 180° с = 2d, для А300 (А-II) диаметром свыше 20 мм с = 4d. На поверхности стержней, включая поверхность ребер и выступов, в соответствии с требованиями ГОСТ 5781 не должно быть трещин, раковин, плен и закатов

Механические свойства арматурной термомеханически упрочненной стали до и после электронагрева, а также результаты испытаний ее на изгиб должны соответствовать установленным требованиям. Существенного повышения прочности горячекатаной арматурной стали (в несколько раз) достигают термическим упрочнением или холодным деформированием. При термическом упрочнении осуществляются закалка арматурной стали (нагревом до 800, 900 °С и быстрым охлаждением), затем частичный отпуск (нагревом до 300—400°С и постепенным охлаждением). Высоколегированные и термически упрочненные арматурные стали переходят в пластическую область постепенно — без ярко выраженной площадки текучести. Для этих сталей устанавливают условный предел текучести — напряжение, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, а также условный предел упругости — напряжение, при котором остаточные деформации равны 0,02 % и предел упругости. Сущность упрочнения холодным деформированием арматурной стали состоит в следующем. При искусственной вытяжке в холодном состоянии до напряжения, превышающего предел текучести, под влиянием структурных изменений кристаллической решетки (наклепа) арматурная сталь упрочняется. При повторной вытяжке, поскольку пластические деформации уже выбраны, напряжение становится новым искусственно поднятым пределом текучести. Вытяжка в холодном состоянии позволяет получать высокую прочность стержней большого диаметра. Многократное волочение (через несколько последовательно уменьшающихся в диаметре отверстий) в холодном состоянии позволяет получать высокопрочную проволоку. При этом временное сопротивление значительно увеличивается, а удлинения при разрыве становятся малыми — 4—6%. Чтобы получить структуру проволоки, необходимую для такого холодного волочения, производится патентирование — предварительная термообработка, нагрев до температуры порядка 800 °С с последующим специальным охлаждением. По такой технологии изготовляют высокопрочную проволоку классов В-Н, Вр-Н. Пластические свойства арматурных сталей имеют большое значение для работы железобетонных конструкций под нагрузкой, механизации арматурных работ, удобства натяжения напрягаемой арматуры и др. Арматурная сталь обладает достаточной пластичностью, однако понижение ее пластических свойств может стать причиной хрупкого (внезапного) разрыва арматуры в конструкциях под нагрузкой, хрупкого излома напрягаемой арматуры в местах резкого перегиба или при закреплении в захватах и т. п. Пластические свойства арматурных сталей характеризуются относительным удлинением при испытании на разрыв образцов длиной, равной пяти диаметрам стержня, или 100 мм, а также оцениваются испытанием на загиб в холодном состоянии вокруг оправки толщиной 3—5 диаметров стержня. Полное относительное удлинение после разрыва устанавливается по изменению первоначальной длины образца, включающей длину шейки разрыва, а относительное равномерное удлинение после разрыва — по изменению длины образца на участке, не включающем длину шейки разрыва. Минимально допустимое относительное удлинение и требования при испытании на холодный загиб установлены стандартами и техническими условиями. Свариваемость арматурных сталей характеризуется надежным соединением, отсутствием трещин и. другиз пороков металла в швах и прилегающих зонах. Свариваемость имеет существенно важное значение для механизированного изготовления сварных сеток и каркасов, выполнения стыков стержневой арматуры, анкеров, различных закладных деталей и т. п. Хорошо свариваются горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали. Нельзя сваривать арматурные стали, упрочненные термической обработкой или вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения — происходят отпуск и потеря закалки термически упрочненных сталей, отжиг и потеря наклепа проволоки, упрочненной вытяжкой. Хладноломкостью, или склонностью к хрупкому разрушению под напряжением при отрицательных температурах (ниже минус 30 °С), обладают горячекатаные арматурные стали периодического профиля некоторых видов — из полуспокойной мартеновской и конвертерной стали и др. Арматурные стали из высокопрочной проволоки и термически упрочненные обладают более низким порогом хладноломкости. Реологические свойства арматурной стали характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурной стали нарастает с повышением напряжений и ростом температуры. Релаксация, или уменьшение напряжений, наблюдается в арматурных стержнях при неизменной длине — отсутствии деформаций. Релаксация зависит от механических свойств и химического состава арматурной стали, технологии изготовления и условий применения и др. Значительной релаксацией обладают упрочненная вытяжкой проволока, термически упрочненная арматура, а также высоколегированная стержневая арматура. Релаксация горячекатаных низколегированных арматурных сталей незначительна. Как показывают опыты, наиболее интенсивно релаксация развивается в течение первых часов, однако она может продолжаться длительное время. Релаксация арматурной стали оказывает большое влияние на работу предварительно напряженных конструкций, так как приводит к частичной потере искусственно созданного предварительного напряжения.

17. классы и марки арматурной стали - Арматурная сталь периодического профиля

стержни с равномерно расположенными на их поверхности под углом к продольной оси стержня поперечными выступами (рифлением) для улучшения сцепления с бетоном.

Арматурная сталь гладкая

круглые стержни с гладкой поверхностью, не имеющей рифления для улучшения сцепления с бетоном.

Класс прочности

установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали.

Угол наклона поперечных выступов

угол между поперечными выступами (рифлением) и продольной осью стержня.

Шаг поперечных выступов

расстояние между центрами двух последовательных поперечных выступов, измеренное параллельно продольной оси стержня.

Высота поперечных выступов

расстояние от наивысшей точки поперечного выступа до поверхности сердцевины стержня периодического профиля, измеренное под прямым углом к продольной оси стержня.

Номинальный диаметр арматурной стали периодического профиля (номер профиля)

диаметр равновеликого по площади поперечного сечения круглого гладкого стержня.

Номинальная площадь поперечного сечения

площадь поперечного сечения, эквивалентная площади поперечного сечения круглого гладкого стержня того же номинального диаметра.В зависимости от механических свойств арматурную сталь подразделяют на классы A-I (A240), A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000).

Арматурную сталь изготавливают в стержнях или мотках. Арматурную сталь класса A-I (A240) изготавливают гладкой, классов A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000) - периодического профиля. По требованию потребителя сталь классов A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800) - изготавливают гладкой.

Арматурная сталь периодического профиля представляет собой круглые профили с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии. Для профилей диаметром 6 мм допускаются выступы, идущие по однозаходной винтовой линии, диаметром 8 мм - по двухзаходной винтовой линии.Арматурная сталь класса A-II (А300), изготовленная в обычном исполнении, и специального назначения Ас-II (Ас300), должна иметь выступы, идущие по винтовым линиям с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля.

Сталь класса A-III (A400) и классов A-IV (А600), A-V (A800), А-VI (А1000) должна иметь выступы по винтовым линиям, имеющим с одной стороны профиля правый, а с другой - левый заходы. Относительные смещения винтовых выступов по сторонам профиля, разделяемых продольными ребрами, не нормируют.Арматурную сталь классов A-I (A240) и A-II (А300) диаметром до 12 мм и класса A-III (A400) диаметром до 10 мм включ. изготовляют в мотках или стержнях, больших диаметров - в стержнях. Арматурную сталь классов А-IV (А600), A-V(A800) и A-VI (A1000) всех размеров изготовляют в стержнях, диаметром 6 и 8 мм - по согласованию изготовителя с потребителем в мотках. Арматурную сталь изготовляют из углеродистой и низколегированной стали марок, указанных в таблице. Для стержней класса A-IV (A600) марки стали устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем.

18. нормативные и расчетные сопротивления арматуры. -В качестве нормативного сопротивления для арматуры из мягких сталей принимается браковочный минимум предела текучести при растяжении. Если сталь не имеет ясно выраженного предела текучести, то для арматуры принимается браковочный минимум предела прочности. Возможность понижения механических характеристик прочности сталей по сравнению с браковочным минимумом учитывается введением коэффициента однородности арматуры. Для различных марок стали на основании опытов приняты следующие коэффициенты однородности арматуры: а) для горячекатаной арматуры периодического профиля из сталей марок 30ХГ2С, 25Г2С, а также низколегированной. б) для арматуры периодического профиля из сталей марок 25Г2С и Ст. 5, упрочненных вытяжкой, с контролем удлинений я напряжений, а также для горячекатаной арматуры Ст. 3 и Ст. 5 kа=0,9; в) для арматуры периодического профиля из сталей марок 25Г2С и Ст. 5, упрочненных вытяжной, с контролем только удлинений, а также арматуры из холоднотянутой проволоки круглой и периодического профиля и для проволочных прядей, канатов и тросов kа=0,8; г) для холодносплющенной арматуры kа=0,7. В различных элементах условия работы арматуры различны, что учитывается введением коэффициента условий работы арматуры mа. Величина коэффициента та принимается равной mа=1, за исключением случаев: а) для арматуры, не имеющей явно выраженного предела текучести, за нормативное сопротивление которой принят предел прочности mа = 0,7 (проволока низкоуглеродистая холодно-сплющенная, холодносплющенная сталь); б) для растянутой арматуры из стали периодического профиля марок 25Г2С и Ст. 5, упрочненных вытяжкой, mа=0,9. При расчете изгибаемых элементов по поперечной силе прочность стали хомутов или поперечной арматуры обычно полностью не используется, поэтому для поперечной арматуры вводится коэффициент m, который для холоднотянутой проволоки равен 0,7, а для других видов поперечной арматуры — 0,8. При расчете предварительно напряженных конструкций учитывается точность предварительного напряжения арматуры; так, при расчете на прочность и жесткость вводится коэффициент точности натяжения тт = 1, а при расчете на образования трещин в стадии эксплуатации mт=0,9. Коэффициенты mа, т11 тТ учитываются независимо друг от друга. В проекте «Технических условий проектирования бетонных и железобетонных конструкций» (вторая редакция) 1960 г. НИИЖБ и Гипротис рекомендуют при установлении величии расчетных сопротивлений арматуры по величинам ее нормативных сопротивлений учитывать следующие значения коэффициентов условий работы арматуры mа: а) для арматуры из твердых сталей (сталь периодического профиля холодносплющенная марки Ст. 3, проволока круглая углеродистая по ГОСТ 7348-55, проволока периодического профиля по ГОСТ 8480-57, семипроволочные пряди по ЧМТУ 65-58/ЦНИИЧМ) mа= 0,8; б) для арматуры из твердых сталей (проволока стальная низкоуглеродистая холоднотянутая диаметром от 3 до 5,5 мм и от 6 до 10 мм, применяемая в сварных каркасах и сетках, а также канатная проволока светлая по ГОСТ 7372-55, применяема для изготовления канатов и тросов) mа=0,7; в) для растянутой арматуры из стали периодического профиля марок 25Г2С и Ст. 5, упрочненных вытяжкой, mа=0,9; г) при расчете элементов по поперечной силе: для поперечной арматуры из холоднотянутой проволоки, применяемой в сварных каркасах, mа=0,7; для других видов поперечной арматуры mа=0,8. При расчетах железобетонных конструкций пользуются условными расчетными сопротивлениями Ra или расчетными сопротивлениями Ra. Эти величины равны произведению нормативного сопротивления арматуры Ra на коэффициент однородности стали kа и на коэффициент условий работы арматуры mа. Если же производится расчет поперечной арматуры или должна быть уточнена точность натяжения, то вводятся дополнительные коэффициенты mn, mr. В табл. 9 и 10 приводятся значения расчетных сопротивлений арматуры по проекту «Технических условий проектирования бетонных и железобетонных конструкций» (вторая редакция), разработанных НИИЖБом и Гипротисом в 1960 г. Расчетные сопротивления арматуры в железобетонных конструкциях, работающей на сжатия и имеющей сцепление с бетоном, должны приниматься не более 3 600 кг/см2, а для сжатой арматуры из сталей, подвергнутых упрочнению вытяжкой, принимаются как для арматуры из соответствующих сталей, подвергнутых упрочнению, но не выше 3 600 кг/см2. При отсутствии сцепления арматуры с бетоном расчетные сопротивления на сжатие для всех видов берутся не более 2 000 кг/см2. Расчетные сопротивления арматуры, приведенные в табл. 9, могут быть повышены па 10%, если проводится систематическое испытание арматуры, согласно ГОСТ 8829-55, и во всех испытанных стержнях предел текучести превышает его нормативное сопротивление не менее чем на 10%, а предел прочности не ниже его браковочного минимума. При диаметре стержней более 40 мм расчетные сопротивления арматуры, указанной в табл. 10, принимаются со снижением на 5—15%. Расчетные сопротивления растянутой арматуры, при расчете железобетона на выносливость должны приниматься при амплитуде цикла нагрузки р, не превышающей по абсолютной величине 0,1 (табл. 11). Для значений р от —1 до 0,7 величина расчетных сопротивлений в табл. И должна умножаться на коэффициент kра (табл. 12). На выносливость конструкции значительное влияние оказывает сварка стержней или приварка к рабочим стержням продольной арматуры закладных деталей или поперечной арматуры.