Арматура для железобетонных конструкций

2.5.1 Назначение и виды арматуры

Арматурой называются стержни, размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом, конструктивными или производственными требованиями.

Рисунок 2.6. Армирование железобетонных конструкций:

а – плиты; б – балки; в –колонны

Арматуру в ЖБК устанавливают преимущественно для восприятия растягивающих усилий или усиления сжатого бетона (рисунок 2.6).

Являясь важнейшей составной частью железобетона арматура должна отвечать специальным требованиям:

· надежно работать совместно с бетоном на всех стадиях эксплуатации конструкции;

· использоваться до физического или условного предела текучести при исчерпании несущей способности конструкции;

· обеспечивать удобство арматурных работ и возможность их механизации (пластические свойства, свариваемость).

Арматура, устанавливаемая по расчету, называется рабочей;поконструктивным и технологическим соображением – монтажной.

Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия – сварные и вязаные сетки и каркасы.

По способу изготовления различают горячекатаную стержневую арматуру (получаемую способом проката) и холоднотянутую проволочную (вытяжка в холодном состоянии).

По форме поверхности арматура бывает гладкой и периодического профиля. Выступы в виде ребер или вмятины на поверхности арматуры значительно улучшают сцепление с бетоном (рисунок 2.7).

По способу применения арматуру бывает напрягаемая и ненапрягаемая.

Рисунок 2.7- Виды арматуры периодического профиля

а –стержневая; б –проволочная; в – серповидного профиля

2.5.2 Основные физико-механические свойства арматуры

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 (рисунок 2.8):

1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали);

2) твердые стали с неявно выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали);

3) стали с линейной зависимостью почти до разрыва (высокопрочная проволока).

Основные прочностныехарактеристики:

-для мягких сталей – физический предел текучести – σ_у;

-для низколегированных и термически упрочненных – условный предел текучести σ_0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 % и условный предел упругости σ_0,02, при котором остаточные деформации 0,02%.

-для высокопрочной проволоки – временное сопротивление и предельное удлинение при разрыве – σ_u, характеризующее пластические свойства стали.

В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации необходимо учитывать другие свойства арматурных сталей:

· Свариваемость – способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя сваривать термически упрочненные и упрочненные вытяжкой стали.

· Реологические свойства – ползучесть и релаксация. Ползучесть проявляется лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Более опасна релаксация, которая зависит от химического состава стали, технологии изготовления, напряжения, температуры. Учет ее важен при расчете предварительно напряженных конструкций.

· Усталостное разрушениенаблюдается при действии многократно повторяющейся нагрузки при пониженном сопротивлении и носит хрупкий характер (зависит от числа повторений нагрузки и характеристики цикла нагружения).

· Динамическое упрочнение имеет место при действии кратковременных динамических нагрузок большой интенсивности (взрывных, сейсмических)

2.5.3 Классификация арматуры

Все арматурные стали разделяют на классы, объединяющие стали с одинаковыми прочностными и деформационными свойствами. При этом к одному классу могут относиться стали, отличающиеся по химическому составу, т.е. разных марок.

Стержневаяарматура обозначается буквой А и римской цифрой (чем больше цифра, тем выше прочность) бывает:

- горячекатанаягладкая класса А-I;

- периодического профиля классов А-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI;

- термически упрочненная периодического профиля классов A_т-III, A_т-IV, A_т-V, A_т-VI;

- механически упрочненная класса A-IIIв.

Для дополнительной характеристики вводятся индексы: С, К, СК (свариваемость и коррозионная стойкость).

Холоднотянутая проволочная арматура обозначается буквой В и римской цифрой и подразделяется на:

-обыкновенную арматурную проволоку класса Вр-I (для сварных сеток);

- высокопрочную арматурную проволоку класса В-II, Bp-II (в качестве напрягаемой арматуры).

Мягкие стали классов A-I, А-II, A-III чаще всего используют в качестве рабочей или конструктивной ненапрягаемой арматуры.

Твердые стали A-IV, A-V, A-VI, Aт-VII применяют в качестве предварительно-напрягаемой арматуры.

Стремление унифицировать требования отечественных и зарубежных стандартов, а также существенное удорожание материалов привели к созданию новых классов свариваемой арматуры: А 400С, А 500С, А 600С, которые не отражены в СНиП 2.03.01-84*, но начинают производиться и использоваться для изготовления ЖБК.

2.5.4 Арматурные изделия

Для ускорения производства работ ненапрягаемая гибкая арматура объединяется в каркасы и сетки с помощью сварки или вязки.

Сварные каркасы (рисунок 2.9, а) образуют из продольных и поперечных стержней. Рабочие стержни устраивают в один или два ряда.

Плоские каркасы обычно объединяются в пространственные, которые должны обладать достаточной жесткостью для возможности складирования, транспортирования и сохранения проектного положения в форме.

Сварные сетки(рисунок 2.9, б) бывают плоские и рулонные, с продольной и поперечной рабочей арматурой. Максимальный диаметр стержней 5…8 мм. Длина сетки в рулоне 50…100 мм, при использовании в конструкциях ее разрезают.

Рисунок 2.9- Арматурные изделия а – типы арматурных каркасов; б – сварные арматурные сетки

2.5.5 Арматурные проволочные изделия

Напрягаемую арматуру предварительно напряженных конструкций изготовляют из отдельных стержней или проволок, объединяемых в арматурные изделия – канаты и пучки.

Арматурный канат – наиболее эффективная напрягаемая арматура; он состоит из группы проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручивание (рисунок 2.10, а). Канаты обычно изготовляют из 7 или 19 проволок одного диаметра (обозначение К-7 или К-19).

Арматурные пучки состоят из параллельно расположенных высокопрочных проволок (рисунок 2.10, в). Проволоки (14, 18, 24 шт) располагают по окружности с зазорами, обеспечивающими проникание цементного раствора внутрь пучка, и обматывают мягкой проволокой.

Пакеты располагают в два ряда по высоте в шахматном порядке для уменьшения размеров и лучшего заполнения бетонной смесью пространства между ними (рисунок 2.10 б). Они унифицированы по маркам в зависимости от количества проволок (3, 4, 6, 8, 12 и 14) и обозначаются УНАЭ=п/Вр-II-5,где п – число проволок.

Рисунок 2.10- Арматурные проволочные изделия:

а – проволочные канаты; б –пакеты; в – пучки