Основні фізико-механічні властивості арматури
2.1. Призначення та види арматури
Основне призначення арматури в ЗБК — сприймати розтягувальні напруження. Проте арматуру встановлюють і в стиснутій зоні бетону — для підвищення міцності та надійності конструкцій.
У будівництві застосовують різні види арматури, яку класифікують за функціональним призначенням та за способом виготовлення.
За першою ознакою арматуру поділяють на робочу, конструктивну (розподільну) та монтажну.
Поздовжня і поперечна робоча арматура призначена для сприйняття внутрішніх розтягувальних, а іноді і стискувальних зусиль. Площу її перерізу визначають за розрахунком. Робоча арматура може бути напружена і без попереднього напруження.
Конструктивна арматура забезпечує безперервне армування конструкції і сприймає зусилля, що не враховуються розрахунком, наприклад, усадочні і температурні напруження. Вона також розподіляє зосереджені або ударні навантаження на ненавантажені зони конструкції.
Монтажна арматура дає можливість створювати з робочих та конструктивних стержнів плоский або об’ємний арматурний каркас і гарантує проектне положення робочої арматури. Робоча і конструктивна арматури можуть одночасно виконувати функції монтажної.
За способом виготовлення арматура може бути гарячекатаною, холоднотягнутою і термічно зміцненою, а за видом поверхні — гладкою або періодичного профілю. Ребра, рифи та вм’ятини на поверхні арматури поліпшують зчеплення її з бетоном.
2.2. Механічні властивості арматурних сталей
Характеристики міцності і деформативності арматури визначають за діаграмою s-s, яку будують за результатами випробовування зразків на розтягання (рис. 2.1).
Гарячекатана арматурна сталь з площинкою текучості видовжується перед розривом майже на 25% (рис. 2.1, а). Напруження, на рівні яких деформації розвиваються без помітного збільшення навантаження, носять назву фізичної межі текучості арматурної сталі y. Напруження, що виникають перед розривом зразка, називаються тимчасовим опором арматурної сталі u.
Підвищити міцність гарячекатаної арматурної сталі та зменшити її видовження перед розривом можна за рахунок легуючих добавок (марганець, кремній, хром тощо), термічного зміцнення та холодного деформування.
Рис. 2.1. Діаграма напруження - деформації розтягнутого зразка арматурної сталі: а — з площинкою текучості (м’якої); б — з умовною межею текучості
Високолеговані та термічно зміцнені сталі переходять у пластичну стадію роботи без яскраво вираженої площинки текучості (рис. 2.1, б). Для таких сталей встановлено умовну межу текучості — напруження 0,2, при якому залишкові деформації становлять 0,2%, а також умовну межу пружності — напруження 0,02, при якому залишкові деформації дорівнюють 0,02% і межу пружності sl=0,80,2.
Проектуючи ЗБК, крім міцності і деформативності, треба враховувати і інші механічні властивості арматурних сталей: зварюваність, стійкість проти втомленісного руйнування, корозійну стійкість, динамічне зміцнення.
Зварюваність сталей має суттєве значення для механізованого виготовлення зварних сіток і каркасів, для виконання зварних стиків стержньової арматури, для виготовлення анкерів, закладних деталей тощо. Добре зварюються гарячекатані маловуглецеві та низьколеговані арматурні сталі. Не можна зварювати термічно зміцнену арматуру та арматуру зміцнену витяжкою.
Холодноламкість (схильність до крихкого руйнування при мінусових температурах) притаманна для гарячекатаних арматурних сталей періодичного профілю.
Менш стійкими проти втомленісного руйнування вважаються термічно зміцнені арматурні сталі.
Високотемпературний нагрів арматурних сталей знижує їх міцність та деформативність. Не можна використовувати термічно зміцнену та зміцнену витяжкою арматуру для армування конструкцій, що експлуатуються при підвищених температурах.
Класифікація арматури
Арматурний прокат (А) поділяють на класи залежно від показника механічних властивостей (встановленого стандартом нормованого значення умовної чи фізичної границі плинності в Н/мм2) та службових властивостей.
Залежно від службових властивостей прокат поділяють на:
— зварюваний (індекс С);
— незварюваний (без індекса С);
— тривкий до корозійного розтріскування під напругою (індекс К);
— нетривкий до корозійного розтріскування (без індекса К);
— зварюваний та тривкий до корозійного розтріскування під напругою (індекс СК).
Арматурний прокат виготовляють класів: А240С (А-І) – з гладким профілем,
А400С (А-ІІІ), А500С, А600 (А-ІV), А600С, А600К, А800 (А-V), А800К, А800СК і А1000 (А-VІ) – з періодичним профілем.
Цифра
біля А означає границю текучості
(плинності) сталі
.
Арматурний прокат гладкого профілю виготовляють номінальним діаметром
від 5,5 мм до 40 мм, періодичного профілю – від 6,0 мм до 40 мм.
Арматурний прокат постачають у прутках і мотках.
Вид постачання арматурного прокату зазначають у замовленні (контракті).
Арматурний прокат гладкого профілю виготовляють згідно з ГОСТ 2590 звичайної точності, періодичного профілю – за рисунком 1. Прутки повинні мати поперечні виступи серповидної форми, які не з'єднуються з поздовжніми виступами (рисунок 1а).
З'єднання кінців поперечних виступів з основою поздовжнього ребра не є бракувальною ознакою. Поздовжні виступи не обов'язкові (рисунок 1б).
Номінальний діаметр арматурного прокату, площа поперечного перерізу, маса одного метра довжини прокату і допустимі відхили за масою повинні відповідати нормам, наведеним у таблиці 1. Допустимо виготовлення прокату проміжних розмірів і з іншими періодичними профілями. При цьому граничні відхили та показники геометричних розмірів профілю повинні задовольняти вимоги до профілів найближчого меншого номінального діаметра.
Приклад умовного позначення арматурного прокату діаметром 10 мм класу А400С зварюваного: