Основные физико-механические свойства металлической арматуры.

Арматурой называют стержни, размещаемые в бе­тоне в соответствии с расчетом, конструктивными и про­изводственными требованиями. Арматуру в железобетон­ных конструкциях устанавливают для восприятия растя­гивающих напряжений или усиления сжатого бетона. В качестве арматуры применяют в основном сталь.

Виды арматуры. По назначению различают арка­туру рабочую, устанавливаемую по расчету, конструктив­ную и монтажную, применяемые из конструктивных и технологических соображений. Конструктивная арма­тура воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно рас­пределяет усилия между отдельными стержнями и т. п.; монтажная обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т.п По способу изготовления различают арматуру горя­чекатаную (получаемую способом проката) — стержневую и холоднотянутую (изготовляемую путем вытяжки В холодном состоянии) —проволочную.По профилю поверхности различают арматурные ста­ли гладкие и периодического профиля. Послед­ние обладают лучшим сцеплением с бетоном и в настоя­щее время являются основной арматурой.По способу применения арматуру делят на напрягае­мую и ненапрягаемую.Горячекатаная и холоднотянутая арматура называет­ся гибкой. Помимо нее в конструкциях в ряде случаев применяют жесткую (несущую) арматуру из прокатных или сварных двутавров, швеллеров, уголков и т. п.

Физико-механические свойства. Эти свойства ар­матуры зависят от химического состава, способа произ­водства и обработки. В мягких сталях содержание угле­рода составляет обычно 0,2...0,4 %. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одно­временном снижении деформативности и свариваемости. Изменение свойств сталей может быть достигнуто введе­нием легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без существенного снижения деформативно­сти. Кремний, увеличивая прочность, ухудшает сваривае­мость.

Повышение прочности может быть достигнуто также термическим упрочнением и механической вытяжкой. При термическом упрочнении вначале осуществляют на­грев арматуры до 800...900 °С и быстрое охлаждение, а затем нагрев до 300...400 °С с постепенным охлаждением. При механическом вытягивании арматуры на 3...5 % вследствие структурных изменений кристаллической решетки — наклепа сталь упрочняется. При повтор­ной вытяжке (нагрузке) диаграмма деформирования 4 будет отличаться от исходной (рис, 1.6), а предел теку­чести существенно повысится.

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 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 «σ-ε» почти до раз­рыва (высокопрочная прово­лока).

Основные прочностные характеристики: для сталей вида 1 — физический предел текучести σ_у; для сталей видов 2 и 3 —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 % Помимо этого харакеристиками диаграмм являют­ся предел прочности σ_su (временное сопротивление) и пре­дельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали. 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 (перерас­пределение усилий в статически неопределимых систе­мах, при интенсивных динамических воздействиях и т. п.).

В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации наряду с основной характеристикой диа­граммой «σ-ε» 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, каверн и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя сваривать термически упрочненные стали (кроме специ­альных «свариваемых») и упрочненные вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения.

Реологические свойства характеризуются ползуче­стью и релаксацией. Ползучесть арматурных сталей про­является лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Более опасна релаксация—падение напря­жений во времени при неизменной длине образца (отсут­ствии деформаций). Релаксация зависит от химического состава стали, технологии изготовления, напряжения, температуры и др. Она наиболее интенсивно протекает в первые часы, но может продолжаться длительное вре­мя. Учет ее важен при расчете предварительно напряжен­ных конструкций.

Усталостное разрушение наблюдается при дейст­вии многократно повторяющейся нагрузки при понижен­ном сопротивлении и носит хрупкий характер. Прочность при многократно повторной нагрузке (предел выносливо­сти) арматуры зависит от числа повторений нагрузки пи характеристики цикла нагружения р_s.

Динамическое упрочнение имеет место при дейст­вии кратковременных (t<1с) динамических нагрузок большой интенсивности (взрывных, сейсмических). Пре­вышение динамического предела текучести σ_у,_dнад ста­тическим σ_уобъясняется запаздыванием пластических деформаций и зависит от химического состава стали и скорости деформации. Для мягких сталей σ_у,_d= (1,2...1,3). σ_у,

№5Основные деформативно-прочностные свойства металлической арматуры,класы и марки