3.2 Арматура
Арматура – это стальные элементы, размещенные в бетонном изделии и служащие для восприятия растягивающих напряжений, а также напряжений, возникающих при усадке бетона и при температурных воздействиях.
Для исполнения перечисленных функций арматура должна отвечать следующим требованиям:
- обеспечивать надежное сцепление с бетоном;
- обладать одинаковым или достаточно близким коэффициентом температурного расширения с бетоном;
- обладать высокими специальными свойствами (адгезионными, антикоррозийными и т.д.);
- иметь высокие технологические свойства (обрабатываемость, свариваемость и т.д.);
- иметь сравнительно невысокую стоимость.
Применяемые арматурные стали в основном удовлетворяют указанным требованиям.
3.2.1 Классификация арматуры
Арматуру классифицируют в основном по 3 признакам:
- по функциональному назначению;
- по способу изготовления;
- по способу применения.
По функциональному назначению различают арматуру:
- рабочую;
- монтажную (или распределительную).
Арматуру, площадь поперечного сечения которой устанавливают расчетом, называют рабочей. Арматуру, устанавливаемую по конструктивным и технологическим требованиям, называют монтажной. Монтажная арматура, во-первых, обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, а во-вторых, воспринимает усилия, которые невозможно учесть расчетом (неравномерная усадка и т.п.). Рабочую и монтажную арматуру (кроме рабочей напрягаемой) соединяют в арматурные изделия – сетки и каркасы (по ГОСТ 14098-91).
Поперечная арматура состоит из хомутов и отгибов (т.е. отогнутых стержней). Хомутами называют и стягивающие петли поперечной арматуры, и поперечные стержни сварных сеток и каркасов.
По способу изготовления различают арматуру:
- стержневую (по ГОСТ 5781-82);
- проволочную (по ГОСТ 6727-80);
- канаты арматурные (по ГОСТ 1384-87).
Стержневую арматуру изготавливают горячей прокаткой в виде стержней с гладкой поверхностью или с поверхностью периодического профиля.
Основными показателям качества арматуры является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемые буквами А, В, Вр или К.
Для элементов железобетонных конструкций следует применять арматуру, отвечающую требованиям государственных стандартов или технических условий.
- горячекатаную гладкую класса А240 (прежняя маркировка А-1) диаметром 6 - 40 мм;
- горячекатаную, термомеханически упрочненную и холоднодеформированную периодического профиля классов А300 (А-II), А400 (А-III), А500 (А500С), В500 (Bp-I, B500C) диаметром 6 - 40 мм;
- горячекатаную и термомеханически упрочненную периодического профиля классов А600 (А-IV), А800(A-V) и А1000(А-VI) диаметром 6-40 мм;
- холоднодеформированную периодического профиля классов от Вр1200 до Вр1500 (Вр-II) диаметром 3 - 12 мм;
- канатную 7- и 19-проволочную классов К1400, К1500 (К-7, К-19) диаметром 6 - 15 мм.
Для рабочей ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций нормы следует использовать арматуру периодического профиля классов А300, А400, А500, В500.
Для рабочей напрягаемой арматуры нормы рекомендуют использовать арматуру А600, А800 и А1000; Вр1200 до Вр1500; К1400, К1500.
Следует учесть, что при изготовлении арматуры применяют стали обыкновенного качества (Ст3кп, Ст5пс), которые нельзя применять при температуре ниже минус 400С, а также легированные стали (10ГТ, 18Г2С, 25Г2С, 35ГС, 20ХГС, 25Х2Г2Т), которые можно использовать в любом диапазоне температур эксплуатации конструкций.
Внешний вид стержневой и проволочной арматуры приведен на рис.1.13.
Рис.1.13. Внешний вид арматуры периодического профиля: а – стержневой; б – проволочной
Для внешнего отличия, на строительной площадке профиль арматуры класса А300 выполняют по винтовой линии, а на арматуре А400 и А500 – в «ёлочку».
Арматурные канаты изготавливают из отдельных проволок и применяют в качестве напрягаемой арматуры, т.к. армирование отдельными проволоками или стержнями существенно увеличивает размеры поперечных сечений железобетонных изделий, поскольку необходимо соблюдать требования по расстояниям между отдельными стержнями.
Внешний вид арматурного каната приведен на рис.1.14.
Рис. 1.14 Внешний вид конструкции арматурного каната К1400(К-7)
Канаты изготавливают в заводских условиях.
По способу применения различают напрягаемую и ненапрягаемую арматуру.
Основные рекомендации по применению различных классов арматуры для ненапрягаемых изделий приведены в СП52-101-2003 (см п.п.5.2.3 и 5.2.5). Рекомендации для напрягаемых изделий приведены в СП52-102-2004.
В частности, арматуру класса А600 нормы рекомендуют применять при проектировании колонн в качестве сжатой арматуры. Термически упрочненную арматуру всех классов и высокопрочную проволоку запрещено сваривать с любой арматурой и закладными деталями, т.к. при сварке происходит отпуск материала и исчезает эффект упрочнения от предыдущей обработки. Экономичность напрягаемой арматуры повышают применением арматуры высоких классов, имеющих термическое или иное упрочнение.
Высокопрочная проволока имеет наиболее низкую удельную стоимость, по сравнению со стержневой арматурой, однако ее применение ограничено ввиду, во-первых, ее низкой пластичности, а во-вторых, из-за значительного увеличения размеров поперечного сечения при установке нескольких отдельных проволок. Поэтому проволоку чаще всего используют в виде канатов.
Для различных целей применяют и другие арматурные изделия – сетки и каркасы. Их изготавливают вязаными и сварными (см. ГОСТ 14098-91). Особенности соединения таких изделий (сварка выпусков арматуры и проч.), материалы, используемые для них, а также рекомендации по их применению приведены в соответствующих стандартах на конкретные изделия (плиты, панели, фермы и.т.д.).
Следует отметить, что в одном сечении арматурного изделия (сетки или каркаса или проч.) допускается стыковать не более 50% стержней рабочей арматуры периодического профиля и не более 25% гладкой арматуры. Соединения внахлестку выполняют при длине нахлестки не менее 250мм (для растянутой арматуры). Размеры концевых выпусков сеток и каркасов назначают в зависимости от диаметров арматуры, но не менее 20мм.
Диаметры поперечных сечений рабочей и монтажной арматуры выбирают, исходя из условий сварки (см. ГОСТ 14098-91и пп.8.3.26-8.3.29 СП52-101-2003), которую применяют для соединения с ненапрягаемой арматурой.