Арматура ж/б конструкций. Физико-механические характеристики, классы и марки арматурных сталей. Виды арматурных изделий.

А ставится в растянутой зоне для восприятия растягивающих усилий, а также для усиления сжатого бетона.

Классифицируют А:

1) - По функциональному назначению

рабочая – это А, кот. определяется расчетом и обеспечивает прочность к-ции;

конструктивная – это А, кот. также обеспеч. прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не опред., а устан. из практики проектир-я и экспл-ции к-ций;

А косвенного армир-я – это А, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряж., для сдерживания поперечных деф-ций;

монтажная – А, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей А.

2)-по технологии изгот.:–стержневая горячекатанная, проволочная холоднотянут.

3) - по профилю – гладкая и периодического.

4) - по способу примен. – ненапрягаемая и напряг.

5) - по материалу: стальная и стеклопластиковая.

6) – гибкая (стержн., проволока) и жесткая (профильная сталь)

Хар-ки прочности и деформативности сталей устан. по диаграмме σ–ε, получае-мой из испытаний образцов на растяж. Горячекат. армат. сталь,имеющая на диагр. площадку текучести, обладает значит.удлинением до разрыва (мягк. сталь) (рис.а).

Высокопрочные армат. стали переходят в пластическую стадию постепенно без ярко выраженной площадки текучести (рис. 13,б). Для таких сталей устанав-ливают условный предел текучести (fpk), при кот. относит. остаточные деф-ции составляют 0,2%. Этот показатель принимается за нормативное сопротивление в расчетах при проект. и преднапряж. к-ций.

fp – предел пропорц-ти; fp = σ0.02 для твёрдых сталей

fe – предел упругости

fy – предел текучести

ft – временное сопротивление А (ft=F/A)

fyk – нормативное сопротивление А – наименьш. контролируемое знач-ие физ. или условного предела текучести.

fyd – расчетн.сопр-ие А, опред. путем деления fyk на частный коэф безоп. по А (1,1)

Класс А по проч-ти на раст-ие – это показатель, харак-ий мех.св-ва ар-ры согласно тре-ям станд-в, обозн. S и числом, соотв-им нормативному сопрот. (МПа)

Стержневая А:

-мягкая (S240, S400, S500) – гладкая и периодич. профиля

-высокопрочная (S800, S1200, S1400) – гладкая, периодич. профиля и канаты.

Проволочная: В, Вр1, В1.

Высокопрочная: {ВII, ВрII} – d= 3…8мм.

Арматурные изделия – отдельные стержни при выполнении арматурой в монолитных конструкциях или для предварительного напряжения:

Сварные сетки: (рулонные, плоские)

Сварные каркасы: (плоские; пространственные)

Канат - наиболее эффективная напрягаемая А. Периодич. профиль каната обеспеч. надежное сцепление с бетоном, а большая длина позволяет избежать стыков.

Канаты: К3, К7, К19.

Арматурные пучки (однорядные, многорядные) состоят из отдельных параллельно расположенных проволок или канатов. Проволоки или канаты располагают по окружности с зазорами и обматывают мягкой проволокой.

 

 

3. Сущность предварительного напряжения железобетона.

Предварительно-напряженные к-ции – это к-ции или их элементы, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в А и обжатия в бетоне.

В предварительно напряженной балке под нагрузкой бетон испытывает растягивающие напряжения только после погашения начальных сжимающих напряжений.

Преимущества преднапряженных к-ций:

-повышенная жесткость (меньше прогибы) и трещиностойкость к-ции;

-возможность использ. высокопрочн. А =>уменьш. расхода стали

-повышенная выносливость при многократно повтор., динамич. нагрузках;

-повышенная сейсмостойкость;

-повышенная долговечность.

-возм-ть перекрытия больших пролётов.

Недостатки преднапряженных к-ций:

-повыш. трудоемкость и необх-ть спец. оборудования и квалифицир. работников;

-усиление преднапряж. к-ций всегда сложнее, чем без преднапряжения;

-меньшая огнестойкость;

-при коррозии высокопрочная А быстрее теряет пластические свойства, возникает опасность хрупкого разрушения.

Способы натяжения арматуры:

Механич. – необходимое относит. удлинение А получают вытяжкой А натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, лебедки, тарировочные ключи, намоточные машины и т.д.). Методы:

1.На упоры. А заводят в форму до бетонирования элемента, один конец закрепляют в упоре, другой – натягивают домкратом до заданного напряжения σsp. Затем в форму заливают бетон. После достижения бетоном передаточной прочности Rbp А отпускают с упоров, при этом она обжимает окружающий бетон.

2.На бетон. Сначала изгот. бетонный эл-т, в кот. предусматривают каналы(пазы). После приобретения Б передаточной прочности Rbp, в каналы пропускают рабочую А и натягивают ее на Б. После натяжения концы А закрепляют анкерами. Для обеспечения сцепления А с Б каналы заполняют под давлением цементным р-ром.

Электротермический – необходимое относительное удлинение А еsp получают электрическим нагревом А до соответствующей температуры.

Электротермомеханич. – совокупность механич. и электротермич. методов.

Физико-химический – заключается в самонапряжении конструкции вследствие использования энергии расширяющегося цемента.

При натяжении на упоры применяют стержневую А, высокопрочную проволоку в виде пакетов и арматурные канаты, при натяжении на бетон – высокопрочную проволоку в виде пучков и арматурные канаты.

 

4. Способы и методы натяжения А (величина предварительного напряжения, контролируемое усилие, контролируемое удлинение А).

Предварительно-напряженные к-ции – это к-ции или их элементы, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в А и обжатия в Б.

Способы натяжения арматуры:

Механич. – необходимое относит. удлинение А получают вытяжкой А натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, лебедки, тарировочные ключи, намоточные машины и т.д.). Методы:

1.На упоры. А заводят в форму до бетонирования элемента, один конец закрепляют в упоре, другой – натягивают домкратом до заданного напряжения σsp. Затем в форму заливают бетон. После достижения бетоном передаточной прочности Rbp А отпускают с упоров, при этом она обжимает окружающий бетон.

2.На бетон. Сначала изгот. бетонный эл-т, в кот. предусматривают каналы(пазы). После приобретения Б передаточной прочности Rbp, в каналы пропускают рабочую А и натягивают ее на Б. После натяжения концы А закрепляют анкерами. Для обеспечения сцепления А с Б каналы заполняют под давлением цементным р-ром.

Электротермический – необходимое относительное удлинение А еsp получают электрическим нагревом А до соответствующей температуры.

Электротермомеханич. – совокупность механич. и электротермич. методов.

Физико-химический – заключается в самонапряжении конструкции вследствие использования энергии расширяющегося цемента.

При натяжении на упоры применяют стержневую А, высокопрочную проволоку в виде пакетов и арматурные канаты, при натяжении на бетон – высокопрочную проволоку в виде пучков и арматурные канаты.

 

При проектировании конструкций величина предварительного напряжения (σsp) назначается с учетом механических свойств арматурной стали. Величина контролируемого предварительного напряжения должна быть не более предела упругости стали (=0,9*fe), но и не слишком низкой, так как слабо натянутая арматура будет малоэффективной после проявления необратимых потерь предварительного напряжения.

Значения контролируемых напряжений должны назначаться такими, чтобы обеспечить получение в расчетном сечении напряжения σsp, т.е. уменьшенными на величину, соответствующую упругому (обратимому) обжатию бетона.

Простейшими приспособлениями для контроля общей величины удлинения напрягаемой арматуры может служить мерная линейка. С помощью такой линейки по заранее нанесенным на арматуру меткам можно определить ее удлинение с точностью до 1 мм. Замер удлинения какого-либо участка арматуры на базе 500 мм можно произвести с помощью индикатора часового типа

 

 

5. Потери предварительного напряжения А при разл. способах натяжения А.

Начальные преднапряжения в А не остаются постоянными, с течением времени они уменьш. Различают первые потери преднапряжения в А, происходящие до начала эксплуатации конструкции, и вторые потери – за период эксплуатации.

При натяжении арматуры на упоры учитывают:

первые потери — от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, деформации стальных форм, деформации бетона от быстронатекающей ползучести;

вторые потери — от усадки и ползучести Б.

При натяжении арматуры на бетон учитывают:

первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов (или поверхности бетона конструкций);

вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бетона под витками арматуры, деформации стыков между блоками.

Суммарные потери при любом способе натяжения могут составлять около 30 % начального предварительного напряжения. В расчетах конструкций суммарные потери должны приниматься не менее 100 МПа.

1. Потери от релаксации напряжений в А при натяжении на упоры

При механическом способе натяжения А:

- проволочной;

- стержневой ;

При электротермич. и электротермомеханич. способах натяжения А:

- проволочной ;

- стержневой ;

2. Потери от температурного перепада, т.е. от разности температур в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона.

При натяжении на упоры: - для бетонов классов В15 - В40;

- для бетонов классов В45 и выше;

3. Потери от деформации анкеров, располож. у натяжных устройств, вследствие обжатия шайб, смятия высаженных головок, смещения стержней в инвентарных зажимах и т.п.

- при механическом способе натяжения на упоры:

- при электротермическом способе натяжения на упоры:

- при натяжении на бетон:

4. Потери от трения А о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций при натяжении на бетон в пряолин. к-циях =0.

5. Потери вызванные упругой деформацией бетона при натяжении на упоры: