Главная → Статьи

Классификация арматуры и технические требования к сталям

Классификация арматуры. Арматура железобетонных конструкций воспринимает в основном растягивающие усилия. Это дает возможность, применяя ее совместно с бетоном, изготовлять железобетонные конструкции разнообразного назначения. Из железобетона выполняют конструктивные элементы зданий и сооружений, работающие не только на сжатие, например колонны, но и на изгиб и растяжение — плиты, балки, фермы для перекрытия больших пролетов. Стальную арматуру классифицируют по назначению, способу изготовления и последующего упрочнения, форме поверхности и способу применения.

По назначению различают арматуру рабочую и монтажную. Рабочая арматура воспринимает усилия, возникающие под действием нагрузок на конструкцию. Количество арматуры рассчитывают в соответствии с этими нагрузками. В зависимости от ориентации в железобетонной конструкции рабочая арматура может быть продольной или поперечной.

Продольная рабочая арматура воспринимает усилия растяжения или сжатия, действующие по продольной оси элемента. Например, в изображенной на рис. 15 балке, опирающейся по концам, продольная рабочая арматура выполнена из стержней, которые сопротивляются растягивающим усилиям в нижней зоне конструкции. Для восприятия усилий, действующих при изгибе под углом 45° к продольной оси балки, стержни отгибают. В колоннах продольную арматуру устанавливают для повышения сопротивляемости усилиям сжатия.

Рис. 15. Армирование балки:
1 — распределительная арматура, 2, 3. 5 — продольные рабочие арматурные стержни, 4 — поперечная арматура (хомуты), 6 — монтажные петли

Поперечная арматура воспринимает усилия, действующие поперек оси балки. Такую арматуру выполняют в виде хомутов либо расположенных поперечно отрезков стержней в сварных каркасах и сетках.

Монтажную арматуру устанавливают в зависимости от конструктивных и технологических требований. Ее подразделяют на распределительную и конструктивную. Распределительная арматура позволяет закреплять рабочую арматуру в проектном положении. В этом важное технологическое значение распределительной арматуры. Кроме того, она служит для более равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры. Стерэкни рабочей и распределительной арматуры сваривают либо связывают в единый пространственный каркас или плоские сетки. Иногда распределительную арматуру используют для тОго, чтобы придать арматурному каркасу необходимую жесткость.

Конструктивная арматура служит для восприятия таких усилий, на которые конструкцию не рассчитывают. В частности, сюда относятся усилия от усадки бетона, температурных изменений. Конструктивную арматуру обязательно устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкций, где происходит концентрация напряжений. Конструкции, подвергающиеся действию динамических нагрузок, например подкрановые балки и консоли колонн, на которые они опираются, также нуждаются в конструктивной арматуре.

По способу изготовления стальную арматуру железобетонных конструкций подразделяют на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную.

Стержневую арматуру поставляют в прутках диаметром не менее 12 мм и длиной до 13 м, проволочную диаметром З…8мм — в мотках или бунтах массой до 1300 кг.

По способу последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной, т.е. подвергнутой термической обработке, или упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

По форме поверхности различают арматуру периодического профиля и гладкую. Стержни арматуры периодического профиля снабжены выступами, благодаря которым улучшается сцепление ее с бетоном. На поверхности проволочной арматуры для этой цели создают рифы (вмятины). Гладкую арматуру выпускают в виде горячекатаных стержней диаметром 6…40 мм или проволоки диаметром 3…8 мм. Чтобы исключить проскальзывание гладкой арматуры в бетоне, ее заанкери-вают.

По способу применения при армировании железобетонных конструкций различают напрягаемую арматуру, подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую.

В некоторых случаях используют так называемую жесткую арматуру в отличие от обычно применяемых гибких стержней и проволоки. Жесткую арматуру выполняют из сортового проката — швеллеров, двутавров, равнобоких и неравнобоких уголков. До отвердевания бетона такая арматура работает как металлическая конструкция на нагрузку от собственного веса, веса прикрепляемой к ней опалубки и свежеуложенной бетонной смеси. Жесткую арматуру применяют при бетонировании большепролетных перекрытий, сильно загруженных колонн нижних этажей многоэтажных зданий.

Рис. 16. Сцепление арматуры с бетоном:
1 — бетон, 2—гладкая арматура, 3 — арматура периодического профиля

Технические требования к арматурной стали. К ним относятся требования по прочности, пластичности, свариваемости, хладноломкости.

Прочность определяют путем испытания образцов стали на растяжение. Основной характеристикой прочности малоуглеродистых арматурных сталей служит предел текучести.

Прочность горячекатаной стержневой арматурной стали существенно — в несколько раз — повышают термическим или термомеханическим упрочнением, проволочной — холодным деформированием. Термическое упрочнение состоит из закалки и частичного отпуска стали. Закалку осуществляют нагревом стержней до температуры 800…900 °С и быстрым охлаждением, отпуск — нагревом до температуры 300…400 °С и постепенным охлаждением. Термомеханическое упрочнение производят путем нагрева, пластического деформирования и последующей термообработки арматуры. Это повышает прочность стержневой арматуры до 1800 МПа.

Проволочную арматурную сталь упрочняют холодным деформированием, пропуская ее через несколько последовательно уменьшающихся в диаметре отверстий. Чтобы получить структуру стали, необходимую для такого холодного волочения, проволоку подвергают предварительной термообработке — патентированию. Оно заключается в нагреве проволоки до температуры 870…950 °С, быстром охлаждении до температуры 500 °С, выдержке и охлаждении на воздухе. По такой технологии изготовляют высокопрочную арматурную проволоку.

Прочностные характеристики арматуры нормируют, как правило, по сопротивлению растягивающим усилиям. В некоторых конструкциях арматуру используют как элемент, усиливающий работу бетона на сжатие. В этом случае нормируют сопротивление арматуры сжатию. Его принимают равным расчетному сопротивлению при растяжении, но не более 400 МПа.

Пластические свойства арматурных сталей важны для нормальной работы железобетонных конструкций под нагрузкой, механизации арматурных работ. Снижение пластических свойств стали может стать причиной хрупкого (внезапного) разрыва арматуры в конструкциях, хрупкого излома напрягаемой арматуры в местах резкого перегиба или при закреплении в захватах. Поэтому пластические свойства арматурных сталей обязательно нормируют. Пластичность характеризуют полным относительным удлинением после разрыва образца, %, а также по результатам испытания на загиб в холодном состоянии.

Свариваемость арматурных сталей характеризуется надежным сварным соединением, отсутствием трещин и других пороков металла в швах и прилегающих зонах. Это свойство используют при изготовлении сварных каркасов и сеток, стыковке стержневой арматуры. Горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали свариваются хорошо. Нельзя сваривать стали, упрочненные термически или вытяжкой, так как в результате сварки эффект упрочнения утрачивается: в термически упрочненной стали происходят отпуск и потеря закалки, а в проволоке, упрочненной вытяжкой, — отжиг и потеря наклепа.

Хладноломкость характеризуется склонностью арматурных сталей к хрупкому разрушению при температурах ниже —30 °С. Хладноломкостью обладают горячекатаные стали периодического профиля, изготовленные из полуспокойной мартеновской или конвертерной стали. Менее склонны к хрупкому разрушению при низкой температуре термически упрочненные арматурные стали, а также высокопрочная проволока.

Ваш отзыв