7. Мягкая и твердая арматурная сталь. Текучесть стали. Условный предел текучести. Принципиальные отличия горячекатаной арматуры от высокопрочной.

“Мягкая” арматура (классы А-I, A-II, A-III) на диаграмме растяжения (рис. 9,а) имеет три главных участка: упругие деформации (здесь действует закон Гука), площадку текучести при напряжениях _pl (предел текучести) и упруго-пластические деформации (криволинейный участок). При проектировании конструкций используют первый и второй участки. Текучесть стали в той или иной степени учитывают в расчетах нормальных сечений на изгиб (при слабом армировании, при многорядном расположении арматуры и т.д.), в расчетах статически неопределимых конструкций по методу предельного равновесия и в других случаях. Третий участок в расчетах не участвует – деформации там столь велики, что в реальных условиях они соответствуют уже разрушению конструкций.

Повышением прочности горячекатаной арматурной стали и уменьшение удлинения при разрыве достигают введением в ее состав углерода и различных легирующих добавок: марганца, кремния, хрома и др. Существенного повышения прочности горячекатаной арматурной стали достигают термически упрочнением или холодным деформированием. При термическом упрочнении осуществляется закаливание арматурной стали (нагревом до 800 – 900С и быстрым охлаждением), затем частичный отпуск(нагревом до 300-400С и постепенным охлаждением).

Высоколегированные и термически упрочненные арматурные стали переходят в пластическую стадию постепенно, что характеризуется отсутствием ярко выраженной площадки текучести на кривой. Для этих сталей устанавливают условный предел текучести – напряжение σ_0,2, при котором остаточные деформации составляют 0,2%.

Сущность упрочнения арматурной стали холодным деформированием состоит в следующем. При искусственной вытяжке в холодном состоянии до напряжения (σ_k> σ_y), превышающего предел текучести, под влиянием структурных изменений кристаллической решетки арматурная сталь упрочняется. При повторной вытяжке, поскольку пластические деформации уже выбраны, напряжение σ_k становится новым, искусственно поднятым пределом текучести.

“Твердая”, или высокопрочная арматура (классы А-IV, Ат-IV и выше, B-II, Bp-II, K-7, K-19) не имеет физического предела текучести (рис. 9,б), она деформируется упруго до предела пропорциональности, а далее диаграмма постепенно искривляется. В качестве границы безопасной работы принят условный предел текучести ₀₂, при котором остаточные, т.е. пластические удлинения составляют 0,2 %. У “твердых” сталей прочность выше, чем у “мягких”, но зато меньше удлинения при разрыве , т.е. у них хуже пластические свойства, они более хрупкие.

Напряжение, при котором деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки, называется физическим пределом текучести.

П ри малых удлинениях может произойти хрупкое (внезапное) обрушение железобетонной конструкции, даже при небольших перегрузках: арматура разорвется, когда прогибы малы, а раскрытие трещин незначительно – другими словами, когда конструкция не подает сигналов, предупреждающих о своем опасном состоянии. Поэтому арматура любого класса должна иметь величину равномерного относительного удлинения при разрыве , как правило, не менее 2 %.

Сталь высокопрочной арматуры более хрупкая, относительное удлинение при разрыве равно 4,5%, сталь стержневой горячекатанной арматуры более пластичная, относительное удлинение при разрыве ее равно 18%.