Основные физико-механические свойства металлической арматуры.
Арматурой называют стержни, размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом, конструктивными и производственными требованиями. Арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают для восприятия растягивающих напряжений или усиления сжатого бетона. В качестве арматуры применяют в основном сталь. Виды арматуры. По назначению различают аркатуру рабочую, устанавливаемую по расчету, конструктивную и монтажную, применяемые из конструктивных и технологических соображений. Конструктивная арматура воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями и т. п.; монтажная обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т.п По способу изготовления различают арматуру горячекатаную (получаемую способом проката) — стержневую и холоднотянутую (изготовляемую путем вытяжки В холодном состоянии) — проволочную. По профилю поверхности различают арматурные стали гладкие и периодического профиля. Последние обладают лучшим сцеплением с бетоном и в настоящее время являются основной арматурой.По способу применения арматуру делят на напрягаемую и ненапрягаемую. Горячекатаная и холоднотянутая арматура называется гибкой. Помимо нее в конструкциях в ряде случаев применяют жесткую (несущую) арматуру из прокатных или сварных двутавров, швеллеров, уголков и т. п. Физико-механические свойства. Эти свойства арматуры зависят от химического состава, способа производства и обработки. В мягких сталях содержание углерода составляет обычно 0,2...0,4 %. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одновременном снижении деформативности и свариваемости. Изменение свойств сталей может быть достигнуто введением легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность, ухудшает свариваемость. Повышение прочности может быть достигнуто также термическим упрочнением и механической вытяжкой. При термическом упрочнении вначале осуществляют нагрев арматуры до 800...900 °С и быстрое охлаждение, а затем нагрев до 300...400 °С с постепенным охлаждением. При механическом вытягивании арматуры на 3...5 % вследствие структурных изменений кристаллической решетки — наклепа сталь упрочняется. При повторной вытяжке (нагрузке) диаграмма деформирования 4 будет отличаться от исходной (рис, 1.6), а предел текучести существенно повысится.
Основные механические свойства сталей характеризуются диаграммой «напряжения — деформации», получаемой путем испытания на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм «σ-ε». подразделяются на 1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали); 2) стали с неявно, выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали); 3) стали с линейной зависимостью «σ-ε» почти до разрыва (высокопрочная проволока). Основные прочностные характеристики: для сталей вида 1 — физический предел текучести σ у; для сталей видов 2 и 3 —условный предел текучести σ0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, и условный предел упругости σ0,02, при котором остаточные деформации 0,02 % Помимо этого харакеристиками диаграмм являются предел прочности σsu (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали. Малые предельные удлинения могут послужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия для работы железобетонных конструкций (перераспределение усилий в статически неопределимых системах, при интенсивных динамических воздействиях и т. п.). В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации наряду с основной характеристикой диаграммой «σ-ε» в ряде случаев необходимо учитывать другие свойства арматурных сталей: свариваемость, реологические свойства, динамическое упрочнение и т. п. Под свариваемостью понимают способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин, каверн и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя сваривать термически упрочненные стали (кроме специальных «свариваемых») и упрочненные вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения. Реологические свойства характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурных сталей проявляется лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Более опасна релаксация—падение напряжений во времени при неизменной длине образца (отсутствии деформаций). Релаксация зависит от химического состава стали, технологии изготовления, напряжения, температуры и др. Она наиболее интенсивно протекает в первые часы, но может продолжаться длительное время. Учет ее важен при расчете предварительно напряженных конструкций. Усталостное разрушение наблюдается при действии многократно повторяющейся нагрузки при пониженном сопротивлении и носит хрупкий характер. Прочность при многократно повторной нагрузке (предел выносливости) арматуры зависит от числа повторений нагрузки п и характеристики цикла нагружения рs. Динамическое упрочнение имеет место при действии кратковременных (t<1с) динамических нагрузок большой интенсивности (взрывных, сейсмических). Превышение динамического предела текучести σ у,d над статическим σ у объясняется запаздыванием пластических деформаций и зависит от химического состава стали и скорости деформации. Для мягких сталей σ у,d = (1,2...1,3). σ у, №5Основные деформативно-прочностные свойства металлической арматуры,класы и марки Арматурой называют стержни, размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом, конструктивными и производственными требованиями. Арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают для восприятия растягивающих напряжений или усиления сжатого бетона. В качестве арматуры применяют в основном сталь.
Основные прочностные характеристики: для сталей вида 1 — физический предел текучести σ у; для сталей видов 2 и 3 —условный предел текучести σ0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, и условный предел упругости σ0,02, при котором остаточные деформации 0,02 % Помимо этого харакеристиками диаграмм являются предел прочности σsu (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали. Малые предельные удлинения могут послужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия для работы железобетонных конструкций (перераспределение усилий в статически неопределимых системах, при интенсивных динамических воздействиях и т. п.). Вид и классы арматуры. Способ изготовления и форма поверхности определяют вид арматуры. Различают арматуру: горячекатаную стержневую, холоднотянутую проволочную и термически упрочненную, гладкую и периодического профиля, напрягаемую и ненапрягаемую. В зависимости от предела текучести σ у (физического или условного) всю гибкую арматуру разделяют на классы. Под горячекатаной понимают стальную арматуру 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 (чем больше цифра, тем выше прочность): А-1 (гладкая), А-П, А-III, А-1V, А-V, А-VI (периодического профиля) — не Подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке; Ат-III, Ат-1V, Ат-V, Ат-V1 — термически и термомеханически упрочненная, т. е. подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке; А-IIIв — упрочненная вытяжкой. В обозначении классов термически и термомеханически упрочненной стержневой арматуры с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляют индекс «К»(Ат-1VК); свариваемой — индекс «С» (Ат-1VС), свариваемой и повышенной стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением — индекс «СК» (Ат-VСК). В обозначениях горячекатаной стержневой арматуры индекс «с» употребляют для арматурной стали «северного исполнения», например, класс Ас-II из стали марки 10ГТ. Под холоднотянутой понимают стальную проволочную арматуру. Обозначают ее буковой «В» от слова «волочение» и подразделяют на классы: Вр-1 — рифленая (периодического профиля); В-II — гладкая высокопрочная Вп-II— высокопрочная рифленая; К-7, К-19 — проволочные канаты соответственно семи- и девятнадцатипроволочные и др. Арматурную проволоку классов В-1 и В-II выпускают соответственно диаметрами 3...5 мм и 3...8 мм (с промежуточными диаметрами через 1 мм). Гладкая арматура имеет гладкую поверхность. Под арматурой периодического профиля понимают арматуру, на поверхности которой имеются часто расположенные кольцевые выступы, обеспечивающие надежное сцепление ее с бетоном без устройства анкерных крюков на концах стержней. Это значительно снижает расход арматуры и упрощает производство работ. Выступы на арматурных стержнях класса А-II образованыпо винтовой линии, а на стержнях классов А-III, А-1V — «в елочку» (рис. 34, б); это позволяет визуально различать класс арматуры.. Кроме того, торцы арматурных стержней окрашивают масляной краской в разные цвета: например, класса Ат-1V — красный цвет, Ат-V — синий, Ат-V1 — зеленый. Номер сечения периодического профиля в сортаменте соответствует расчетному диаметру равновеликого по площади сечения гладкого стержня. Проволока периодического профиля значительно лучше самозаанкеривается в бетоне и имеет большие пластические деформации. Поэтому ее применение всегда предпочтительнее по сравнению с гладкой проволокой. Марки арматуры Ассортимент производимой арматуры насчитывает множество размеров и марок. При возведении жилых построек, как правило, использует №3, 4 или 5. Эти номера переводятся в диаметр прутка с приращением по 3 мм: №3 имеет диаметр 10 мм, №4 - 13 мм, а №5 - 16 мм. Марка "40" и "60" обозначает прочность на сжатие (2800 и 4200 кг на см.кв. соответственно). Арматуру марки "60" труднее резать и гнуть, поэтому ее в основном используют для длинных прогонов с малым числом изгибов или вообще без них. Для коротких прогонов лучше подойдет арматура марки "40".
|
Основные деформативно-прочностные свойства сталей характеризуются диаграммой «напряжения — деформации», получаемой путем испытания на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм «σ-ε». подразделяются на 1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали); 2) стали с неявно, выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали); 3) стали с линейной зависимостью «σ-ε» почти до разрыва (высокопрочная проволока).
