Совместная работа бетона и арматуры

Для частей зданий и сооружений, подвергающихся изгибу (например, для балок и плит), при котором нижняя часть конструкции работает на растяжение, бетон применять нельзя. На рис. 32 показана схема работы балки при изгибе под действием нагрузки.

Рис. 32- Схема работы балки при изгибе: а — бетонной; б — железобетонной

В нижней зоне балки возникает растяжение, в связи с чем необходим материал, хорошо сопротивляющийся растягивающим усилиям. Таким материалом является сталь, хорошо работающая совместно с бетоном. Строительный материал, представляющий собой сочетание стали и бетона, называется железобетоном.
Совместная работа бетона и стали эффективна благодаря наличию следующих условий: бетонная смесь при затвердевании прочно сцепляется со стальными прутками; бетон защищает стальную арматуру от воздействия воды, предохраняет ее от ржавления, а также от огня; сталь и бетон практически одинаково удлиняются при нагревании и сжимаются при охлаждении, поэтому при изменении температуры не нарушается сцепление между этими материалами.
Стальные стержни различной формы, заделанные в толщу бетона, называются арматурой железобетона. Вся нагрузка, воспринимаемая конструкцией или сооружением, распределяется между бетоном и арматурой. Бетон принимает на себя сжимающие усилия, а арматура — главным образом растягивающие.
В настоящее время невозможно представить себе ни одного более или менее крупного здания или сооружения любого назначения, при строительстве которых не применялся бы железобетон.

Анкеровка — это закрепление арматуры в бетоне, которое достигается заведением арматуры за расчетное сечение на длину достаточную для включения стежня в работу, или выполнением специальных конструктивных мероприятий. В зоне анкеровки растянутый стержень работает на выдергивание из тела бетона через поверхность сцепления, а в сжатом стержне усилия передаются через поверхность сцепления в тело бетона.

Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:

- в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка);

- с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли;

- с приваркой или установкой поперечных стержней;

- с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.

Прямую анкеровку и анкеровку с лапками допускается применять только для арматуры периодического профиля. Для растянутых гладких стержней следует предусматривать крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства. Лапки, крюки и петли не рекомендуется применять для анкеровки сжатой арматуры, за исключением гладкой арматуры, которая может подвергаться растяжению при некоторых возможных сочетаниях нагрузки. При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивное решение элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.). Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления R_s на бетон, определяют по формуле

(5.1)

где A_s и u_s- соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

R_bond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

R_bond = η ₁ η ₂ R_bt (5.2)

здесь η ₁- коэффициент, учитывающий влияние видаповерхности арматуры, принимаемый равным:

1,5 - для гладкой арматуры (класса А240);

2,0 - холоднодеформируемой арматуры периодического профиля (класса В500)

2,5 - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (классов A300, А400 и А500);

η ₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

1,0 - при диаметре арматуры d_s ≤ 32мм;

0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле

, (5.3)

где l_o,an - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (5.1);

A_s,cal, A_s,ef - площади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная;

а - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают, а = 1,0, а для сжатых - а = 0,75.

Допускается уменьшать длину анкеровки в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры, и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), в соответствии с указаниями п.3.45.

 

 

Защитный слой бетона в железобетонных конструкциях создается размещением арматуры на некотором удалении от поверхности элемента. Защитный слой бетона необходим для совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, он защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т. п. Толщина защитного слоя бетона на основании опыта эксплуатации железобетонных конструкций устанавливается в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечений элемента, вида и класса бетона, условий работы конструкции и т.д.

 

Толщина защитного слоя бетона для продольной арматуры ненапрягаемой или с натяжением на упоры должна быть не менее диаметра стержня или каната; в плитах и стенках толщиной до 100 мм —10 мм; в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также балках высотой менее 250 мм — 15 мм; в балках высотой 250 мм и более — 20 мм; в сборных фундаментах—30 мм. Толщина защитного слоя бетона у концов продольной напрягаемой арматуры на участке передачи усилий с арматуры на бетон должна составлять не менее двух диаметров стержня из стали классов A-IV, Ат-IV или арматурного каната и не менее трех диаметров стержня классов A-V, A-VI, AT-V, AT-VI. Причем толщину защитного слоя бетона на указанном участке длины элемента принимают не менее 40 мм для стержневой арматуры рсех классов и не менее 20 мм для арматурного каната. Защитный слой бетона при наличии стальных опорных деталей допускается у концов элемента принимать таким же, как и для сечения в пролете.
Толщина защитного слоя бетона для продольной напрягаемой арматуры, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах (расстояние от поверхности конструкции до ближайшей к ней поверхности канала), должна быть не менее 20 мм и не менее половины диаметра канала, а при диаметре арматурного пучка 32 мм и более еще и не менее этого диаметра.

Расстояние от концов продольной ненапрягаемой арматуры до торца элементов должно быть не менее 10 мм, а для сборных элементов большой длины (панелей длиной более 12 м, ригелей — более 9 м, колонн — более 18 м) — не менее 15 мм. Минимальную толщину защитного слоя бетона для поперечных стержней каркасов и хомутов при высоте сечения элемента менее 250 мм принимают 10 мм, при высоте сечения элемента 250 мм и более 15 мм.

 

Совместная работа бетона и арматуры в железобетонной конструкции становится возможной благодаря выполнению следующих условий:

– бетон и арматура имеют достаточно близкие значения коэффициента температурного расширения;

– силы сцепления, возникающие по границе контакта между бетоном и арматурой обеспечивают выполнение условия равенства деформаций арматуры и бетона ec = es при действии усилий от нагрузок.

Совместная работа арматуры и бетона обусловлена, кроме того, правильным определением необходимого количества арматуры, размещаемой в конструкции. Это означает, что должны соблюдается требования по размещению арматурных стержней в сечении элемента и выдержан минимальный коэффициент армирования сечения, определяемый отношением площади арматуры (As) к площади бетона (Ас)

Расчетную длину анкеровки ненапрягаемых стержней нормы рекомендуют рассчитывать по формуле:

Где - площадь продольной арматуры, требуемой по расчету

- принятая по сортаменту площадь продольной арматуры

- коэф., определяемые по табл. СНБ 5.03.01.02.

- минимальная длина анкеровки, принимаемая по СНБ.

- базовая длина анкеровки арматурного стержня.

Для круглого стержня диаметром получаем:

и тогда:

Полученная зависимость показывает, что длина анкеровки увеличивается с ростом расчетного сопротивления арматуры и диаметра арматурного стержня. Поэтому для уменьшения длины анкеровки целесообразно использовать стержни меньшего диаметра.

не менее:

· В растянутом бетоне 20ø;

· В сжатом бетоне 10 ø.

Минимальное расстояние между поверхностью стержней продольной арматуры и ближайшей поверхностью бетона элемента (защитный слой бетона) устанавливается с учетом класса по условиям эксплуатации, вида и диаметра арматуры. Защитный слой бетона необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, также защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п.

Минимальный защитный слой 15 мм. Величина защитного слоя не должна быть меньше диаметра арматуры для которого принимается защитный слой.

 

 

32. Назначение и виды арматуры. Механические свойства арматурных сталей и способы их определения. Классификация арматуры. Выбор арматуры в зависимости от вида и назначения конструкции.

Арматура —стальные стержни, прокатные профили и проволока, расположенные в бетоне для совместной с ним работы.

Сборно-монолитные и монолитные ненапрягаемые конструкции ар­мируют укрупненными монтажными элементами в виде сварных сеток, плоских и пространственных каркасов, которые изготовляют вне возво­димого сооружения и затем устанавливают монтажными кранами. Ино­гда сложные конструкции армируют непосредственно в проектном поло­жении из отдельных стержней с соединением их в законченный арматур­ный каркас сваркой или вязкой.

Арматуру подразделяют по назначению в конструкции на рабочую, распределительную и монтажную (рис.8.1).

Рабочая арматура воспринимает растягивающие усилия, возникающие в железобетонных конструкциях от собственной массы и внешних нагрузок.

Распределительная арматура служит:

• для равномерного распределения нагрузок между рабочими стерж­нями;

• для обеспечения их совместной работы;

• для связи рабочих стержней между собой, препятствуя смещению рабочей арматуры при бетонировании.

Монтажная арматура обычно не воспринимает усилий, а обеспечивает точное положение в опалубке рабочих стержней и плоских арматурных сеток и элементов.

Основной в современном строительстве является арматура периоди­ческого профиля, имеющая надежную анкеровку и повышенное сцепле­ние с бетоном. При использовании стержней из гладкой арматуры для их лучшего закрепления в бетоне концы стержней, работающих на растяже­ние, делают загнутыми в виде крюков.

В гражданском строительстве обычно применяют арматурные стерж­ни диаметром 12...30 мм, в промышленном — арматуру диаметром до 40 мм

в гидротехническом — стержни диаметром 90... 120 мм. В качест­ве арматуры иногда применяют профильный прокат. К арматурным изделиям относят отдельные стержни (стержневая арматура), арматурные сетки, плоские и пространственные арматурные каркасы, арматурные изделия для предварительно напря­женных конструкций, закладные детали, монтажные петли и хомуты. Стержневую арматуруизготовляют гладкого профиля (из-за малой эффективности выпуск ее сокращается) и периодического с расположе­нием выступов по винтовой линии или елочкой. Арматуру подразделяют в зависимости от технологии изготовления на горячекатаную (делится на 5 классов от A-1 до A-VI по старому обозначению –по новому обозначению А-240 (А-1), А300 (А- III),А400 (А- IV), А800 (АV), А1000 (АV1)) и горячекатаную с последующим упрочнением вытяжкой в холодном состоянии, она имеет 2 класса - А-Пв и А-Шв. Сварные арматурные сеткисостоят из взаимно перекрещивающихся стержней, соединенных в местах пересечения сваркой. Их выпускают с продольной, поперечной и взаимно-перпендикулярной рабочей армату­рой. В общем виде сетки объединяют рабочую и распределительную ар­матуру и состоят из отдельных проволок диаметром от 3 до 9 мм включи­тельно и стержней из арматурной стали диаметром 10 мм, расположен­ Рис. 8.1. Виды арматуры:     а — арматурные стержни; б —плоский каркас; в — пространственный каркас; г —арматурные сетки: 1—плоская; II—рулонная; д — арматур­ный блок; е — стержневая арматурная горячека­таная сталь: /—гладкая; //—периодического профиля; ж — каркас колонны из стержневой арматуры; з —то же, из жесткой арматуры; 1 — рабочие стержни прямые; 2 — то же, ото­гнутые; 3 — монтажные стержни; 4 — хомуты; 5 — распределительные стержни; 6 — сетки; 7 —пространственный каркас; 8 — арматурный выпуск; 9— уголок; 10— раскос   ных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и соединенных в местах пересечения контактной точечной сваркой. Эти сетки применяют при необходимости обеспечить конструкцию минимальным нерасчетным армированием. Расстояние между отдельными стержнями — в пре­делах от 50 до 250 мм, образующиеся между стержнями и проволоками ячейки обычно имеют размер от 50х100 до 150х250 мм. Общая ширина сеток по осям крайних стержней установлена от 900 до 3500 мм (сетка должна при транспортировании укладываться между продольными бор­тами грузового автомобиля).   Рис. 18.2. Арматура для предварительно напряженных конструкций: а-семипроволочная прядь; б- то же, 19-проволочная; в, г- проволочные канаты рядовые (пряди из 7 и 19 проволок); д- то же, трехпрядевые; е, ж - пучковая; з, и- многопрядевые канаты; I- рабочая проволока; 2, 9- вязальная проволока;:спираль; 4- коротыш; 5- осевой стержень; 6, 7- наружное защитное покрытие Плоские рабочие сеткивыпускают шириной до 2,5 м, длиной до 9,0 м, иногда в соответствии с заказом до 12,0 м. Продольные рабочие стержни имеют диаметр 12...25 мм при шаге 200 мм, монтажная арматура обычно диаметром от 8 до 12 мм при максимальном шаге до 600 мм. При необходимости сетки на заводах могут быть подвергнуты дополнительной обра­ботке— вырезке отверстий, приварке дополнительных стержней и гну­тью. Сетки в виде рулоновимеют широкую номенклатуру по применяе­мой стали, диаметрам стержней, размерам ячеек и ширине сеток. Длина сеток не оговаривается, но масса отдельного рулона не должна превы­шать 1200 кг. Плоские стальные каркасы обычно состоят из продольной арматуры, образующей один или два пояса и соединяющей их решетки в виде от­дельных поперечных или непрерывных в виде змейки стержней. Большое количество поперечных стержней в каркасах, соединенных с рабочими стержнями точечной сваркой, создает надежное заанкеривание в бетоне продольных стержней по всей их длине и позволяет отказаться от загиба­ния крюков даже при гладкой арматуре. Рабочая арматура унифициро­ванных каркасов принимается диаметром от 10 до 30 мм, а распредели­тельная— только диаметром от 10 мм (при сварке возможен пережог стержней меньшего диаметра). Применяют каркасы для армирования ли­нейных конструкций — балок, прогонов, ригелей, пустотных настилов перекрытий. Пространственные арматурные каркасысостоят из двух или четы­рех плоских каркасов, соединенных между собой отдельными стержнями или хомутами. Такие каркасы применяют для армирования колонн, ба­лок, ригелей и фундаментов. Иногда используют арматурные несущие каркасы, которые вместе с опалубкой называют арматурно-опалубочными блоками. Обычно такое решение принимают при необходимости возвести одиночную конструк­цию пролетом в пределах до 9 м. В этом случае для армирования приме­няют прокатные профили в основном в виде уголков, полосовой и квад­ратной стали, что позволяет при некотором перерасходе на армирование обойтись без специальных лесов, стоек, поддерживающих опалубочный блок, уменьшить расход лесоматериалов, значительно сократить трудо­затраты и сроки производства работ. Монтажные петли, выполненные из арматуры, являются элементом сборных железобетонных конструкций и предназначены для строповки при подъеме и установке. Закладные детали — металлические пластины, присоеди­няемые к арматурному каркасу конструкции на сварке, необходимы для соединения сборных элементов между собой при возведении зданий и со­оружений; стыковку элементов осуществляют сваркой закладных дета­лей, заделанных в конструкции при их изготовлении. Хомуты применяют для соединения отдельных рабочих и мон­тажных стержней в готовый пространственный каркас. Для армирования предварительно-напряженных конструкций чаще всего используют проволочную арматуру (рис.8.2). Проволочную арматуру подразделяют на несколько типов: • арматурная проволока низкоуглеродистая класса В-1 и высокопроч­ная углеродистая класса В-П; • проволочные пряди из трех-, семи- и многопроволочных прядей справой свивкой, причем при перерезании пряди их проволоки не раскручиваются; • проволочные высокопрочные канаты. В последние годы начинают широко применять и неметаллическую арматуру в виде стекловолокна и асбеста. Стекловолокно в смеси с цементным раствором образует стеклоцемент, обладающий высокой прочностью, но невысокими водо- и газопроницаемостью. Прочность цементного камня возрастает при использовании рубленого стекловолокна с хаотическим распределением его в конструкции. Также высокими прочностными характеристиками будет обладать монолитная конструкция при хаотическом распределении в ней обрезков арматурных стержней и проволоки. С использованием асбестовых волокон производят асбестоцемент, изделия из которого обладают высокой прочностью и непроницаемо­стью. 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 55 балке, опирающейся по концам, продольная рабочая арматура выполнена из стержней 2, 3, 5, которые сопротивляются растягивающим усилиям в нижней зоне конструкции. Для восприятия усилий, действующих при изгибе под углом 45° к продольной оси балки, стержни 2 и 3 отгибают. В колоннах продольную арматуру устанавливают для повышения сопротивляемости усилиям сжатия. Поперечная арматура воспринимает усилия, действующие поперек оси балки. Такую арматуру выполняют в виде хомутов либо расположенных поперечно отрезков стержней в сварных каркасах и сетках. Конструктивная (распределительная) арматура обеспечивает цельность конструкции, учитываемой при расчете прочности, а также в распределении действия сосредоточенных сил или ударной нагрузки на большую площадь. Стержни 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 деформаций. Конструктивную арматуру обязательно устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкций, где происходит концентрация напряжений. Монтажную арматуру устанавливают в зависимости от конструктивных и технологических требований, она не имеет непосредственного статического значения. Монтажная арматура необходима для создания из рабочих и конструктивных стержней жесткого транспортабельного каркаса. Рабочая и конструктивная арматура одновременно могут выполнять функции монтажной. По способу изготовления стальную арматуру железобетонных конструкций подразделяют на горячекатаную стержневую, холоднотянутую проволочную и проволочную обыкновенную катаную. Стержневую арматуру железобетонных конструкций изготовляют следующих видов: горячекатаную - диаметром 6...80 мм; термически или термомеханически упрочненную - диаметром 6...40 мм; упрочненную вытяжкой - диаметром 20...40 мм. Стержневую горячекатаную арматуру в зависимости от механических характеристик подразделяют на шесть классов, условно обозначаемых A-I (А240), А-П (А300), А-Ш (А400), A-IV (A600), A-V (A800), А-VI (А1000). Арматуру класса A-I (A240) выпускают гладкого профиля, остальных классов -периодического. В арматурных стержнях класса А-П (А300) профиль образован двумя диаметрально расположенными продольными ребрами и многочисленными поперечными выступами, идущими по винтовым линиям с одинаковым заходом (56а). В арматуре остальных классов поперечные выступы расположены «в елочку» (566). Термическому и термомеханическому упрочнению подвергают стержневую арматуру десяти классов; в ее обозначении упрочнение отмечается дополнительным индексом т: Ат400С, Ат500С, АтбОО, АтбООС, АтбООК, Ат800, Ат800К, АтЮОО, АтЮООК и Ат1200. Буква С указывает на возможность стыкования стержней сваркой, К - на повышенную стойкость арматуры против коррозионного растрескивания. Арматурную сталь изготовляют с периодическим профилем согласно ГОСТ 5781-82 или ГОСТ 10884-94. Стержневую арматуру, упрочненную вытяжкой, производят на предприятиях строительной индустрии. Ее выпускают классов А-Пв и А-Шв (что соответствует Ат400 и Ат500). Сортамент арматуры составлен по номинальным диаметрам стержней dH. Для стержней гладкого профиля (класса A-I (А240)) номинальный диаметр равен фактическому. В стержнях периодического профиля dH соответствуют диаметрам одинаковых с ними по площади поперечного сечения круглых гладких стержней. В условном обозначении арматуры указывают номер профиля, класс арматуры и номер стандарта, регламентирующего ее качество. Например, обозначение 16Ат600С ГОСТ 10884-94 следует расшифровывать так: 16 - номинальный диаметр арматуры, мм, АтбООС - арматура термически упрочненная свариваемая. С повышением класса арматуры возрастает ее прочность, характеризуемая пределом текучести и временным сопротивлением разрыву. Одновременно уменьшается относительное удлинение после разрыва. Наибольшее удлинение наблюдается в арматуре класса A-I (A240) - не менее 25 %. Арматурную сталь классов A-I (A240) и А-П (А300) диаметром до 12 мм и класса А-Ш (А400) диаметром до 10 мм включительно поставляют в мотках или прутках, а сталь этого же класса больших диаметров и остальных классов - только в прутках. Арматура класса A-I (A240) - гладкая, отличается наиболее высокой пластичностью. Из нее изготовляют только ненапря-гаемую арматуру (преимущественно монтажную, конструктивную и поперечную рабочую). Сталь хорошо сваривается. Из стали класса A-I (A240) марок ВСтЗсп2; ВСтЗпс2 производят монтажные (подъемные) петли железобетонных элементов, а также закладные детали. Арматура класса А-П (АЗОО) обладает более высокими механическими свойствами. Область ее применения та же, что и арматуры класса A-I (A240). Периодический профиль улучшает сцепление арматуры с бетоном, и это позволяет считать железобетонные конструкции, армированные сталью класса А-И (АЗОО), более эффективными. Арматуру класса А-Ш (А400) наиболее часто применяют при изготовлении конструкций, не подвергаемых предварительному напряжению. Арматура данного класса бывает как рабочей, так и конструктивной. Кроме того, из арматуры класса А-Ш (А400) диаметром 6 и 8 мм выполняют поперечные стержни сварных сеток. Арматуру класса A-IV (A600) выпускают того же периодического профиля, что и арматуру класса А-Ш (А400). Чтобы их различить, концы арматурных стержней класса A-IV (A600) на участке 30...40 см окрашивают в красный цвет. Стержни класса A-IV (A600) используют для изготовления продольной рабочей арматуры сварных и вязаных каркасов и сеток. Допускается применять их также в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных элементов длиной до 12 м, эксплуатируемых под воздействием агрессивной среды. Стержневую арматуру класса A-IV (A600) часто используют для армирования предварительно напряженных конструкций из легкого бетона классов В7,5...В12,5 (марок 100...150). Арматура классов A-V (A800) и А-VI (А1000) - наиболее прочная, поэтому используется в основном для армирования предварительно напряженных конструкций. Ее применяют также в конструкциях, подвергающихся действию динамической и многократно повторяющейся нагрузки, например в пролетных строениях мостов, эстакад, подкрановых балок. Профиль стержней арматуры классов A-V (A800) и A-VI (А1000) такой же, как и у арматуры классов А-Ш (А400) и A-IV (A600). При поставке на стройку или завод железобетонных изделий концы стержневой арматуры класса A-V (A800) окрашивают в красный и зеленый, класса А-VI (А 1000) - в красный и синий цвета. Термически и термомеханически упрочненную арматуру классов Ат400~.Ат1200 периодического профиля применяют в основном для изготовления предварительно напряженных конструкций. Термическое упрочнение арматуры заключается в закалке стали с последующим высокотемпературным отпуском. Так упрочняют арматуру классов Ат600...Ат1200. Для арматуры класса Ат400 и Ат500 применяют термомеханическое упрочнение. Оно заключается в том, что арматурные стержни быстро охлаждают струями воды после прохождения через валок прокатного стана. Тем самым фиксируется состояние наклепа, при котором сталь приобретает повышенную прочность. 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. Арматуру класса Ат400С диаметром 6 и 8 мм поставляют в мотках, а арматуру этого же класса диаметром 10 мм и более и классов Ат600...Ат1200 - только в стержнях. Арматурные стержни изготовляют длиной 5,3..Л 3,5 м. Класс прочности арматурной стали обозначается числом поперечных выступов и окраской концов стержней: Ат400 - 3 выступа (белый цвет), Ат500 - 1 (белый и синий цвет), АтбОО - 4 (желтый цвет), Ат800 - 5 (зеленый), АтЮОО - 6 (синий) и Ат1200 - 7 (черный цвет). Проволочная арматура. Арматурную проволоку в зависимости от механических свойств подразделяют на обыкновенную и высокопрочную, а по форме поверхности - на гладкую и периодического профиля (56в, г). Обыкновенную арматурную проволоку изготовляют из низкоуглеродистой стали. Диаметр проволоки - 3; 4 и 5 мм. Она может быть двух классов: B-I - гладкая; Вр-1 - периодического профиля. Проволока хорошо сваривается, что позволяет использовать ее в составе арматурных изделий. Гладкую проволоку класса В500 (диаметром 3; 3,5; 4; 4,5; 5 мм) в Беларуси производят по СТБ 1341-2002. Периодический профиль проволоки класса Вр-1 образован диаметрально расположенными на ее поверхности вмятинами. Размеры рифов (вмятин) зависят от диаметра проволоки. Глубина вмятин h = 0,15...0,25 мм, шаг s = 2...3 мм, длина выступа Ъ = 0,6... 1 мм. Из проволоки класса Вр-1 изготовляют сварные сетки и каркасы, которые используют в качестве ненапрягаемой рабочей арматуры, из гладкой проволоки класса B-I - только конструктивную арматуру. Высокопрочную арматурную проволоку изготовляют из углеродистой стали путем многократного волочения и низкотемпературного отпуска. Ее также подразделяют на классы: В-П -гладкая; Вр-11 - профилированная. Диаметр проволоки - 3...8 мм с градацией через 1 мм. Профиль проволоки класса Вр-П несколько отличается от профиля проволоки класса Вр-1. Расстояние между центрами вмятин s в зависимости от диаметра проволоки составляет 6,5...7 мм, а глубина вмятин h = 0,15...0,4 мм. Радиус цилиндрической поверхности вмятин R не зависит от диаметра проволоки и равен 8 мм. По механическим свойствам высокопрочная проволока значительно превосходит обыкновенную. Например, предел текучести проволоки диаметром 3 мм класса B-I составляет 3500 Н, а класса В-П - 10600 Н. Проволоку классов В-И и Вр-И не сваривают, так как в результате высокотемпературного нагрева прочность ее может сильно понизиться. Допускается лишь сваривать стыки конструктивной (монтажной) арматуры, используя специальные приемы сварки. Из проволоки классов В-П и Вр-П изготовляют напрягаемую арматуру железобетонных элементов большой протяженности -свыше 12 м. Особенно эффективна такая проволока в предварительно напряженных конструкциях, испытывающих в процессе эксплуатации постоянное давление жидкостей, газов или сыпучих тел, например в силосах. Основной механической характеристикой обыкновенной арматурной проволоки служит ее временное сопротивление разрыву (предел прочности), а высокопрочной - условный предел текучести. Эти характеристики возрастают с уменьшением диаметра проволоки Арматурные канаты состоят из нескольких проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручивание. Вокруг центральной проволоки по спирали в одном или в нескольких концентрических слоях располагают проволоки одного диаметра. В процессе изготовления каната проволоки деформируются и плотно прилегают одна к другой. Благодаря периодическому профилю создается надежное сцепление канатов с бетоном. Канаты выпускают в основном двух классов - К-7 и К-19. В семипроволочных стальных канатах класса К-7 применяют углеродистую проволоку. Канаты класса К-7 изготовляют номинальных диаметров 6... 15 мм с градацией в 3 мм. Прочностные характеристики канатов примерно такие же, что и у проволоки класса Вр-П. Сечение 19-проволочных канатов класса К-19 представляет собой семипроволочную прядь, на которую навиты 12 соприкасающихся проволок. Номинальный диаметр канатов этого класса- 14 мм. Выпускают также многопрядные канаты класса К-w. Их изготовляют из большого числа тонких проволок диаметром 1...3 мм. Такие канаты обладают повышенной деформативностью, поэтому перед применением их подвергают предварительной обтяжке. Арматурные канаты - наиболее эффективная напрягаемая арматура. Их используют в крупноразмерных конструкциях, например в балках длиной свыше 12 м, а также для армирования предварительно напряженных элементов, находящихся под давлением газов, жидкостей и сыпучих тел. Канаты поставляют намотанными на деревянные барабаны или в бухтах. Длина отрезка каната по стандарту должна быть не менее 1000 м. В процессе армирования конструкций допускается сваривать канаты только по особому режиму с применением опрессовываемых гильз. Действующие нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНБ 5.03.01 «Бетонные и железобетонные конструкции» вводят новые требования к обозначению и применению арматуры. Согласно СНБ 5.03.01-02, класс арматуры - показатель, характеризующий ее механические свойства согласно требованиям соответствующих стандартов, обозначаемый буквой S (заглавная буква английского слова Steel) и числом, соответствующим нормативному сопротивлению арматуры в МПа. В отличие от СНиП 2.03.01-84*, в действующих нормах принято всего шесть классов арматуры по прочности: три класса напрягаемой и три класса ненапрягаемой. Данная классификация исключает применение в конструкциях рабочей арматуры упрочненной вытяжкой класса по прочности 400 МПа (ранее обозначаемую как А-Шв). Соответствие обозначений классов арматуры по СНиП 2.03.01 и СНБ 5.03.01 приведено в табл. 27. Кроме стальной арматуры, в последние десятилетия получила распространение неметаллическая арматура, в которой применяют углеродные, борные и другие виды волокон. В Беларуси в основном используется стеклопластиковая арматура, изготовляемая из алюмоборосиликатных волокон и применяемая в предварительно напряженных конструкциях взамен высокопрочной проволоки Вр-П и канатов. Связующее вещество склеивает волокна в монолитный стержень, работающий как единый элемент, защищенный от механических повреждений, влаги и агрессии. К арматурным изделиям относят сварные сетки и каркасы, а также проволочные пучки и отдельные мерные стержни. Сварные сетки изготовляют из обыкновенной арматурной проволоки класса Вр-1 диаметром 3...5 мм и стержневой арматуры класса А-Ш диаметром 6... 10 мм. Сетки бывают плоские и рулонные. Наибольший диаметр продольных стержней в рулонных сетках - 5 мм (57). Сварные каркасы могут быть плоскими и пространственными. Плоские каркасы состоят из одного или двух продольных рабочих стержней, монтажного стержня и привариваемых к ним поперечных стержней. Пространственные каркасы получают путем сварки плоских каркасов. Иногда для этой цели применяют специальные соединительные стержни. Размеры арматурных изделий выдерживают в строгом соответствии с рабочими чертежами. Арматурные проволочные пучки состоят из параллельно расположенных проволок класса В-П или Вр-П. В одном пучке может быть 14, 18 или 24 проволоки, расположенные по окружности. Диаметр пучка в зависимости от числа проволок может быть в пределах 30...50 мм. В конструкции пучков предусмотрены зазоры между соседними проволоками, через которые в процессе бетонирования конструкции цементный раствор проникает внутрь пучка, создавая надежное сцепление арматуры с бетоном. Применяют пучки для армирования большепролетных конструкций, например мостов, путепроводов. Закладные детали служат для соединения сборных элементов при монтаже конструкций. Изготовляют эти детали из сортовой прокатной стали ВСтЗкп2; ВСтЗпсб; ВСтЗГпс5; ВСтЗсп5. Устанавливаемые по конструктивным соображениям, т. е. не рассчитываемые на силовые воздействия, закладные детали допускается изготовлять из прокатной стали БСтЗкп2. Свойства арматуры зависят от химического состава, способа производства н обработки. В состав арматурной стали обычно входят углерод в количестве 0,2...0,8% и легирующие добавки. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одновременном снижении деформативности и сварива емости. Изменение свойств стали может быть достигнуто введением легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность, ухудшает свариваемость. Химический состав стали определяется маркой. Например, в марке 25Г2С первое число обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0.25%), буква Г — сталь легирована марганцем, цифра 2 — его содержание в процентах, С — наличие в стали кремния. Присутствие других химических элементов, например в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, обозначается буквами: X — хром, Т — титан, Ц — цирконий. Прочностные и деформашвыые свойства сталей характеризуются диаграммой «сг — я», полученной путем испытаний на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграммы подразделяются на два вида: 1) мягкие, обладающие явно выраженной площадкой текучести; 2) твердые, с неявно выраженной площадкой текучести (