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.