Классы арматуры. Свойства арматурных сталей. Условный и физический предел текучести.

Ответ:

Арматура в железобетонных конструкциях устанавливается преимущественно для восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон конструкций. Необходимое количество арматуры определяют расчетом элементов конструкций на нагрузки и воздействия.

Арматура, устанавливаемая по расчету, носит название рабочей арматуры;

устанавливаемая по конструктивным и технологическим соображениям, носит название монтажной арматуры.

Монтажная арматура обеспечивает проектное положение рабочей арматуры в конструкции и более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры. Кроме того, монтажная арматура может воспринимать обычно не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры конструкции и т.п.

Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные и вязаные сетки и каркасы, которые размещают в железобетонных элементах в соответствии с характером их работы под нагрузкой.

Арматуру разделяют по четырем признакам:

1.В зависимости от технологии изготовления стальная арматура железобетонных конструкций подразделяется на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную.

Под стержневой в данной классификации подразумевается арматура любого диаметра и независимо от того, как она поставляется промышленностью — в прутках (d = 2 мм, длиной до 13 м) или в мотках, бунтах мм, массой до 1300 кг).

2. В зависимости от способа последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной — подвергнутой термической обработке, или упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

3. По форме поверхности арматура может быть периодического профиля

и гладкой.

Выступы в виде ребер на поверхности стержневой арматуры периодического профиля, рифы или вмятины на поверхности проволочной арматуры значительно улучшают сцепление с бетоном.

4. По способу применения при армировании железобетонных элементов различают напрягаемую арматуру, подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую. Жесткая арматура в виде прокатных двутавров, швеллеров, уголков до отвердения бетона работает как металлическая конструкция на нагрузку от собственного веса, веса подвешиваемой к ней опалубки и свежеуложенной бетонной смеси. Она может быть целесообразной для монолитных большепролетных перекрытий, сильно загруженных колонн нижних этажей многоэтажных зданий и др.

Механические свойства арматурных сталей

Характеристики прочности и деформаций арматурных сталей устанавливают по диаграмме, получаемой из испытания образцов на растяжение. Горячекатаная арматурная сталь с площадкой текучести на диаграмме в бетоне растянутой зоны и др. С увеличением числа циклов предел выносливости уменьшается. Термически упрочненные арматурные стали имеют пониженный предел выносливости. Динамическая прочность арматурной стали наблюдается при нагрузках большой интенсивности, действующих на сооружение за весьма короткий промежуток времени. В условиях высокой скорости деформирования арматурные стали работают упруго при напряжениях, превышающих физический предел текучести, при этом происходит запаздывание пластических деформаций. Превышение динамического предела текучести над статическим пределом текучести связано с временем запаздывания. В меньшей степени динамическое упрочнение проявляется на условном пределе текучести сталей легированных и термически упрочненных (не имеющих явно выраженной площадки текучести) и практически совсем не отражается на пределе прочности и всех видов арматурных сталей, в том числе высокопрочной проволоки и изделий из нее.



Высокотемпературный нагрев арматурных сталей приводит к изменению структуры металла и снижению прочности. Так, при нагреве до 400 °С предел текучести горячекатаной арматуры класса A-III уменьшается на 30 %, классов А-II и A-I — на 40 %, модуль упругости уменьшается - на 15 %. Заметное проявление ползучести арматуры в конструкциях под нагрузкой наблюдается при температуре свыше 350 °С. При нагреве происходит отжиг и потеря наклепа арматуры, упрочненной холодным деформированием, поэтому временное сопротивление у высокопрочной арматурной проволоки снижается интенсивнее, чем у горячекатаной арматуры.

После нагрева и последующего охлаждения прочность горячекатаной арматурной стали восстанавливается полностью, а прочность высокопрочной арматурной проволоки — лишь частично.

Классификация арматуры

Стержневая горячекатаная арматура в зависимости от ее основных механических характеристик подразделяется на шесть классов с условным обозначением: A-I, А-II, А-III, A-IV, A-V, A-VI.

Термическому упрочнению подвергают стержневую арматуру четырех классов, упрочнение в ее обозначении отмечается дополнительным индексом «т»: Ат-III, Ат-IV, AT-V, АТ-VI.

Дополнительной буквой С указывается на возможность стыкования сваркой, К — на повышенную коррозионную стойкость. Каждому классу арматуры соответствуют определенные марки арматурной стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составам. В обозначении марки стали отражается содержание углерода и легирующих добавок. Например, в марке 25Г2С первая цифра обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0,25 %), буква Г - что сталь легирована марганцем, цифра 2 — что его содержание может достигать 2%, а буква С—наличие в стали кремния (силиция). Наличие других химических элементов, например, в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, обозначается буквами: X — хром, Т — титан, Ц — цирконий.



Периодический профиль имеет стержневая арматура всех классов, за исключением круглой (гладкой) арматуры класса A-I. Физический предел текучести 230...400 МПа имеет арматура классов A-I, А-II, A-III, условный предел текучести 600... 1000 МПа имеет высоколегированная арматура классов A-IV, A-V, A-VI и термически упрочненная арматура.

Относительное удлинение после разрыва зависит от класса арматуры. Значительным удлинением обладает арматура классов А-II, A-III (14...19%), сравнительно небольшим удлинением — арматура классов A-IV, A-V, A-VI и термически упрочненная всех классов (6...8%). Модуль упругости стержневой арматуры с ростом ее прочности несколько уменьшается и составляет: 2,1-105 МПа для арматуры классов A-I, А-II; 2-105 МПа для арматуры классов A-III, A-IVC; 1,9-105 для арматуры класса A-V и термически упрочненной арматуры.

Арматурную проволоку диаметром 3—8 мм подразделяют на два класса:

Вр-I — обыкновенная арматурная проволока (холоднотянутая, низкоуглеродистая), предназначенная главным образом для изготовления сварных сеток;

В-II, Вр-II — высокопрочная арматурная проволока (многократно волоченная, углеродистая), применяемая в качестве напрягаемой арматуры предварительно-напряженных элементов.

Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р»: Вр-I, Вр-II. Основная механическая характеристика проволочной арматуры — ее временное сопротивление, которое возрастает с уменьшением диаметра проволоки. Для обыкновенной арматурной проволоки = 550 МПа, для высокопрочной проволоки = 1300...1900 МПа. Относительное удлинение после разрыва сравнительно невысокое 4...6%. Разрыв высокопрочной проволоки носит хрупкий характер. Модуль упругости арматурной проволоки классов В-II, Вр-II равен 2-105 МПа; класса Вр-1 равен 1,7-105 МПа; арматурных канатов равен 1,8-105 МПа.

Сортамент арматуры составлен по номинальным диаметрам, что соответствует для стержневой арматуры периодического профиля диаметрам равновеликих по площади поперечного сечения круглых гладких стержней, для обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля — диаметру проволоки до профилирования.

Пластические свойства арматурной стали характеризуются относительным удлинением при ее испытании на длительные деформации удлинения

Пределом текучести (физическим) Sт называется напряжение, при котором в материале начинают интенсивно накапливаться остаточные (пластические) деформации, причем этот процесс идет при практически постоянном напряжении.

При отсутствии площадки текучести (см. рисунок) определяют условный предел текучести.

Основные механические свойства сталей характеризуются диаграммой «напряжения—деформации», получаемой путем испытания на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм «s-e» подразделяются на:

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

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

3) стали с линейной зависимостью «s-e» почти до разрыва (высокопрочная проволока).

Основные прочностные характеристики:

для сталей вида 1 — физический предел текучести sу;

для сталей видов 2 и 3— условный предел текучести s0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, и условный предел упругости s0,02, при котором остаточные деформации 0,02 %.

Помимо этого характеристиками диаграмм являются предел прочности ssu (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали.(СМ РИС)

Малые предельные удлинения могут послужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия для работы железобетонных конструкций. В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации наряду с основной характеристикой — диаграммой «s-e» в ряде случаев необходимо учитывать другие свойства арматурных сталей: свариваемость, реологические свойства, динамическое упрочнение и т. п.Под свариваемостью понимают способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин. Реологические свойства характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурных сталей проявляется лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Гораздо опаснее релаксация – падение напряжений во времени при неизменной длине образца (отсутствии деформаций).


3101662620113849.html
3101739046730525.html
    PR.RU™