Основные механические свойства арматурных сталей. «Мягкие» и «твёрдые» стали.

Арматурные стали должны обладать пластичностью, свариваемостью, прочностью, сопротивлением хладноломкости и красноломкости. Для мягких сталей ε_lim= 25 - 30%σ₀₂= 300 – 400 МПа;σ_lim= 500 – 600 МПа; Для твердых сталей ε_lim= 6-12%;σ₀₂= 500 – 1500 МПа;σ_lim= 600 – 2000 МПа; Арматура тверд. сталей используется только в конструкциях с преднапряжением арматуры.

"Мягкая" арматура (классы А-I, A-II, A-III) 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.

"Твердая", или высокопрочная арматура (классы А-IV, Ат-IV и вы-ше, B-II, Bp-II, K-7, K-19) не имеет физического предела текучести (2,3), она деформируется упруго до предела пропорциональности, а далее диаграмма постепенно искривляется.

У "твердых" сталей прочность выше, чем у "мягких", но зато меньше удлинения при разрыве , т.е. у них хуже пластические свойства, они более хрупкие. "Мягкая" и "твердая" сталь - понятия, разумеется, условные и в официальных документах отсутствуют, но они очень удобны в обиходе, потому их широко используют в научно-технической литературе.

При предварительном напряжении растянутой под нагрузкой арматуры возникает предварительно напряженное состояние. Растягивающие напряжения в сжатой от внешней нагрузки зоне достаточно велики. В нижней зоне возникают сжимающие напряжения большой величины, поэтому эпюра носит нелинейный характер.

В процессе приложения нагрузки, сжимающие напряжения гасятся растягивающими, от внешней нагрузки.

После того, как растягивающие напряжения от внешней нагрузки превысят сжимающие от предварительного напряжения элемент работает по 2-й стадии, как обычный, но с большей несущей способностью. Третья стадия аналогична обычному железобетонному элементу.

11.Классы и марки арматурных сталей. Применение арматуры в жбк.

По функциональному назначению арматура подразделяется на рабочую, конструктивную и монтажную. Основной является рабочая арматура, предназначена для восприятия растягивающих усилий (реже сжимающих). Назначения конструктивной арматуры заключается в обеспечении целостности конструкции, учитывающейся при расчете прочности, а также в распределении сосредоточенных нагрузок на большую площадь и в принятии на себя температурных и усадочных напряжений. Монтажная арматура не имеет непосредственного статического назначения. Она необходима для создания жесткого каркаса, удобного для монтажа. Рабочую и конструктивная арматура может выполнять функцию монтажной. Для армирования железобетонных конструкций применяют сталь, соответствующую государственным стандартам.

Классы устанавливаются в зависимости от технологии изготовления по прочности на растяжение А и В исходя из предела текучести с обеспеченностью 95%. Под стержневой в данной классификации подразумевается арматура любого диаметра и независимо от того, как она поставляется промышленностью: в прутках или в мотках, бухтах.

Применяются:

А - горячекатаная и термомеханически упрочненная

В – холоднодеформированная.

Стержневая арматура подразделяется на классы:

а) Горячекатаная (А) гладкая класса А240 (А-I);

периодического профиля А300 (А- II), А400(А-III), А400с, А500, А500с, А600, А600с(ГОСТ 5781-82*;

б)Термомеханическиупрочненая

АТ400С; АТ500с; АТ600; АТ600С; Ат600К; Ат800; Ат800К; Ат100К; Ат 1200( ГОСТ 10884-94)

в) Упрочненная вытяжкой А400в

Проволочная арматура применяется следующих классов:

а) Переодичного профиля: В500; В500С( Вр-1); Вр-1200, Вр-1300; Вр-1400; Вр- 1500

б) канатная – спиральные семипроволочные канаты К1400(к-7), К1500( К-7) и девятнадцатипроволочные К1500(К-19).

К основному обозначению класса (А или В) вводят дополнительные индексы: в обозначении около буквы «А» - индекс «С» - северная, после наименования –«С» - свариваемая, «К» - повышенная устойчивость против коррозионного растрескивания под напряжением.

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

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.

Помимо стержневой и канатной арматуры также находит применение и жесткая арматура. 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 целесообразна и экономически оправдана для монолитных большепролетных перекрытий, сильно загруженных колонн нижних этажей многоэтажных (высотных) зданий и др. Также применяют в качестве жесткой арматуры и сварной пакет из металлических листов, устанавливаемый в средней части колонн высотных зданий.

Под классом арматурной стали понимается совокупность марок стали со схожими физико-механическими свойствами. Каждому классу арматуры соответствуют определенные марки арматурной стали с близкими механическими характеристиками, но с различным химическим составом. В обозначении марки стали указывается содержание углерода и легирующих добавок. Первые две цифры обозначают, как правило, содержание углерода в сотых долях процента. Наиболее часто применяют следующие легирующие добавки:

Г- сталь легировала марганцем, далее его содержание( в процентах);

С – наличие кремния;

Х- хрома;

Т- титана;

Ц- циркония.

Примером обозначения марок арматурной стали могут служить 25Г2С; 20ХГ2Ц; 23Х2Г2Т.

Разделение арматуры стали на классы в зависимости от механического состава, а не марок сталей и их химического состава наиболее оправдано и позволяет устанавливать требования к перспективным сталям до разработки соответствующих марок.

Класс арматурной стали (АС) выбирают в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также от условий возведения и эксплуатации.

Как правило, в качестве ненапрягаемой применяют арматурную сталь классов:

А240, А300, А400, А500, А600, В500С

В качестве напрягаемой применяют:

стержневую горячекатанную А540, А600, А800, А1000;

проволочную Вр1200- Вр1500;

канатную К1400, К1500( К-7,К-19).

Для конструкций из легких бетонов классов В7,5 –В12,5 применяют в качестве конструктивной арматуру классов А400, А400в, А500, Ат500с, А500с.

При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также для прокатных сталей закладных деталей следует учитывать температуру условия эксплуатации и характер их нагружения.

В климатических зонах с температурой менее -40 градусов в случае проведения строительно–монтажных работ в холодное время несущая способность в стадии возведения конструкции с арматурой, допускаемой к применению, только в отапливаемых зданиях должна быть обеспечена исходя из расчетного сопротивления арматуры - с понижающим коэффициентом 0,7 и расчетной нагрузкой с коэффициентом надежности равным 1.

Для монтажных петель элементов сборных конструкций применяют мягкопластичные арматурные стали класса А240- А300.

Марку стали указывают в дополнение к классу только при температуре окружающей среды менее -30 градусов или при иных особых требований к арматурной стали класс указывается во всех случаях.

Арматура применяется для изготовления всех видов железобетонных конструкций, что необходимо для усиления прочностных характеристик бетона. В основном, используется стальная гибкая арматура — стержни, сварные сетки и каркасы, но иногда необходима и жесткая арматура — прокатные двутавры, швеллеры и уголки.
По физико-механическим свойствам и другим показателям качества строительная арматура подразделяется на классы прочности — горячекатаная, термомеханически упрочненная или термически упрочненная. От характеристик применяемой арматуры во многом зависит эффективность использования железобетонных конструкций в строительстве.