Арматура

Класифікація арматури. Розрізняють арматуру гнуч-ку –з круглих стержнів різних діаметрів (нею користуються найчас­тіше) і жорстку – з прокатних профілів.

За призначенням арматура може бути розрахунковою – робочою (поздовжньою, поперечною, косою, тобто відігнутою), розподільчою і монтажною (рисунок 1.9). У деяких випадках ці функції поєднують або замінюють. Наприклад, коли поперечна арматура в балках за розрахунком не потрібна, її все-таки ставлять, і вона виконує монтажну роль; поперечні стержні вколонахставлятьне зарозрахунком,адляоб'єднання поздовжніх робочих стержнів в арматурний каркас. Отже, вони є монтажними, але одночасно відіграють важливу розрахункову роль. Надопорні коротуни в нерозрізних балках теж є монтажними, а в квадратних або прямокутних плитах при робоча арматура одного напряму є розподільчою для другого.

За способом заготовлення арматурних виробів розрізняють сітки і каркаси (зварні або в'язані) з окремихстержнів, дротові пучки, пакети, пасма і т. д.

Залежно від умов застосування арматуру поділяють на напружувану і ненапружувану.

Нарешті, за технологією виготовлення арматурну сталь поділяють на гарячекатану стержньову арматуру і холоднодеформовану дротову арматуру.

А – армування балки в’язаним каркасом; б – те саме двома плоскими зварними каркасами; в – армування плити; г – армування колони; д – армування плити, відношення розмірів сторін якої не більше 2; е – арматурна сталь; 1 – арматура робоча; 2 – монтажна; 3 – розподільна; 4 – робоча, яка одночасно виконує функції монтажної (хомути, поперечні стержні); 5 - робоча, яка одночасно виконує функції розподільної (сітка з рівнозначних стержнів); 6 – гладка кругла; 7 – кругла періодичного профілю класу А-ІІ; 8 – кругла періодичного профілю класу А-ІІІ і класу А-IV; 9 – холодно сплющений високоміцний дріт; 10 – семидротове пасмо

Рисунок 1.9 – Армування та арматура залізобетонних елементів

У свою чергу, стержньову арматуру поділяють на гарячо-катану термічно зміцнену (Ат-ІV – Ат-VІ) і зміцнену витяжкою (А-IIв); (А-IIIв), а холоднотягнуту дротову – на звичайний арматурний дріт класу В-І (низьковуглецевий) і високоміцний арматурний дріт класу В-ІІ (вуглецевий).

1-7 –сталі гарячекатані круглі і періодичного профілю класів А-I, А-ІV; 8-9 –дріт стальний вуглецевий d = 2,5 мм; 11- те саме d = 2 мм

Рисунок 1.10 Діаграми деформації арматурних сталей, розтягуваних до розривів

Періодичність профілю істотно поліпшує зчеплення бетону й арматури при їх сумісній роботі й усуває потребу робити на кінцях стержнів анкерні крюки (дивись рисунок 1.9), які необхідні для гладких стержнів.

Конфігурація виступів-ребер на поверхні арматури практич­но не має значення. Визначальним для зчеплення з бетоном є відношення висоти ребра h до кроку ребер. Оптимальне значення h/l = 0,15-0,20.

Рисунок ребер дає змогу візуально визначити марку сталі (дивись рисунок 1.9,є): у Ст. 5 – ребра розташовані по тризаходних гвинтових лініях одного напряму; 25Г2С, 35ГС, 30ХГ2С (те­пер – 20ХГ2Ц, 20ХГСТ, 80С) – по двох зустрічних гвинтових лініях, що утворюють «ялинку». Крім того, торці стержнів із сталі 30ХГ2С зафарбовують у червоний колір.

Вищі механічні властивості арматури періодичного профілю і кращі умови її анкерування дали змогу знизити витрату сталі на 15–40 % порівняно із сталлю Ст. З, яка ще недавно застосовувалась найчастіше.

Сумісність роботи розтягнутих бетону і арматури буде порушена, якщо напруги σа перевищать границю текучості σ_т, бо при цьому через значне видовження арматури і невідповідно малу розтяжність бетону в ньому широко розкриються тріщини і, як наслідок, недопустимо зростуть прогини конструкції.

Перевищення σа над σт в стиснутих стержнях (в колонах, у стиснутій зоні балок та ін.) недопустиме через місцеву втрату стійкості стержнів, що призводить до зім'яття і виколювання бетону, до руйнування стиснутої зони конструкції.

Тому основною відправною розрахунковою характеристикою міцності м'яких сталей є їх границі текучості (фізичні), за бракувальними мінімумамияких визначають нормативні опори R_а^н, а границя міцності цих сталей при розтягу, яка перевищує границю текучості більш ніж у 1,5 раза, не використовується: частина такої арматури за площею перерізу і вагою виявляється немовби зайвою.

Для арматурних сталей, що не мають виявленої площадки текучості на діаграмі σ–ε (для термічно зміцнених та арматурного дроту), встановлюють умовну границю текучості.

Умовною границею пружності м’яких сталей (σ = 0,02) вважають напругу, при якій залишкова деформація досягає 0.02 %

Для твердих сталей нормативні опори встановлюютьза бракувальними мінімумами границь міцності на розрив.

Рисунок 1.11 – Умовні границі текучості σ = 0,2 і пружності σ = 0,02 високоміцної арматурної сталі (величини залишкових деформацій показано в процентах від бази вимірювання).

Множенням нормативних опорів сталі R_а^н на коефіцієнти однорідності ка (що характеризують мінливість міцності ма­теріалів) і умов роботи m_a, а також m_n (коефіцієнт умов роботи поперечної арматури при розрахунках міцності за поперечною силою), дістають з округленням розрахункові опори R_а = R_а^н (дивись стор. 46–48), значення яких зведено в таблиці 1.3. Важливою характеристикою арматурної сталі є її пластичність (величина граничного відносного видовження при розриві арматури) та її здатність до перегину в холодному стані. Не менш важлива характеристика її зварюваність, яка залежить від хімічного складу і способу виплавлення сталі.

Таблиця 1.3 - Розрахункові і нормативні опори арматури, кгс/см², при розрахунках на міцність і модуль пружності арматури Е_а, кгс/см²

№ п/п	Арматура	Розрахункові опори	Нормативні опори арматури	Модулі пружності арматури Еа ·10^6
Розтягнутої	Стиснутої R a.c .
При розрахунках за моментами Ra	При розрахунках за поперечною силою Ra.x .
	Сталь гарячекатана: кругла (гладка) класу А-І, а також штабова, кутова і фасонна групи марок ст.3................ періодичного профі-лю класу А-ІІ (ст..5).. те саме, класу А-ІІІ (29Г2С або 25ГС).... те саме, класу А-ІV (30ХГ2С, 20ХГ2Ц, 20ХГСТ, 80С)....... те саме, класу А-V (23Х2Г2Т)..........					2,1   2,1           1,9

Продовження таблиці 1.3

№ п/п	Арматура	Розрахункові опори	Нормативні опори арматури	Модулі пружності арматури Еа ·10^6
Розтягнутої	Стиснутої R a.c.
При розрахунках за моментами Ra	При розрахунках за поперечною силою Ra.x.
6а     6б     7а   7б	Сталь зміцнена ви-тяжкою: класу А-ІІв з контролем напруг і видовжень.......... те саме, з контролем лише видовжень..... класу А-ІІІв з контролем напруг і видовжень.......... те саме, з контролем лише видовжень..... Сталь термічно зміцнена періоди-ного профілю класу Ат-ІV... Ат–V... Ат-VІ... Дріт арматурний:					2,1     2,1           1,9 1,9 1,9

Закінчення таблиці 1.3

№ п/п	Арматура	Розрахункові опори	Нормативні опори арматури	Модулі пружності арматури Еа ·10^6
Розтягнутої	Стиснутої R a.c.
При розрахунках за моментами Ra	При розрахунках за поперечною силою Ra.x.
	звичайний (при застосуванні в звар-них сітках і каркасах) діаметром, мм: а) 3 – 5,5........ б) 6 – 8.......... високоміцний глад-кий діаметром, мм: 3............... 4............... 5............... те саме, періодич-ного профілю діамет-ром, мм: 3............... 4............... 5............... 6...............					1,8 1,8     1,8

Релаксація напружень в арматурі. Під дією сталого навантаження пластичні деформації стальної арматури поступово наростають, що за аналогією з тривалими деформаціями навантаженого бетону називають повзучістю. Якщо кінці навантаженої арматури нерухомо закріплені, то, як і в бетоні, її повзучість супроводжується релаксацією (падінням) напружень.

Повзучість і релаксація напружень арматури залежить від вели­чини її попереднього напруження, тривалості завантаження, вмісту і сталі вуглецю і т. д. Як і в бетоні, обидва явища мають затухаючий в часі характер.

Як повзучість, так і релаксація напружень в арматурі спричиняє значні втрати попереднього (заданої натяжними пристроями) напруження арматури. При цьому пластичні деформації повзучості арматури не такі великі, як повзучість бетону, бо ці деформації обмежені бетоном і тому не можуть вільно проявитися. Зате трати від релаксації напружень в арматурі можуть бути досить значними, якщо напруження в арматурі до обтиснення бетону σ₀ була задана надто великою.

Найефективнішим способом зменшення втрат напруги в арматурі від релаксації є, очевидно, її низькотемпературний відпуск у сильно напруженому стані – стабілізація дроту і пасом.

Компенсація втрат від релаксації напружень перетяжкою арматури і звичайний низькотемпературний відпуск лише підвищують ці втрати.

Умови роботи і сфери застосування арматурних сталей. Значення розрахункових опорів арматури, які наводяться в таблиці 1.3, при розрахунках залізобетонних конструкцій за міцністю помножують на такі додаткові коефіцієнти, що враховуються незалежно один від одного:

­ якщо систематичні випробування за відповідними стандар­тами підтверджують підвищення коефіцієнта однорідності арма­тури &_а, то під час виготовлення конструкцій на заводах збір­ного залізобетону можна збільшувати розрахункові опори, що наводяться в пп. 1–3 і 11 таблиця 1.3, помножуючи їх на коефіцієнт m_а = 1,1. Але і в цьому разі розрахункові опори стиснутої арматури R _а.с не повинні перевищувати 3600 кгс/см², бо ця вели­чина визначається властивостями бетону стиснутої зони;

­ коли високоміцні дроти скручують по два, розрахунковий опір за пп. 12 і 13 помножують на коефіцієнт m_а =0,95, враховуючи цим місцеві перенапруги дротів і можливість нерівномірного їх натягу;

­ якщо високоміцний дріт розміщують у два і більше рядів впритул (без зазору) і без скручування, розрахункові опори зменшують помножуванням їх на коефіцієнт m_а = 0,85, чим вра­ховують можливе зниження міцності конструкції через погіршен­ня зчеплення бетону з арматурою внаслідок зменшення поверхні їх контакту;

­ коли високоміцний дріт, цасма або канати відгинають на кут більш ніж 30° навколо штиря діаметром менше 8 d (де d – діаметр дроту, пасма, каната), то розрахункові опори арматури в місцях перегину під час розрахунків на згин за похилим перерізом приймають рівними R_а.х

Коли проектують залізобетонні конструкції, слід врахову­вати умови їх роботи і властивості арматури. Вибрати потрібн арматуру можна за таблиці 1.4

Таблиця 1.4 - Сфери застосування арматурних сталей в залізобетонних конструкціях («+» - допустимо, «-» - недопустимо)

Вид арматурної сталі та її основні характеристика	Умови експлуатації конструкції
Навантаження
Вид і клас сталі	Марка сталі та її діаметер, мм
Статичне	Динамічне
В опалювальних будинках і на відкритому повітрі при t < 30 ^oC	При t від – 30 до -40 ^oC	В опалювальних будинках і на відкритому повітрі при t < 30^oC	При t від - 30 до – 40 ^oС
Стержньова гарячокатана гладка класу А-1	Ст. 3сп. І КСт. 3сп 6-40	+	+	+	-

Продовження таблиці 1.4

Вид арматурної сталі та її основні характеристика	Умови експлуатації конструкції
Навантаження
Вид і клас сталі	Марка сталі та її діаметер, мм
Статичне	Динамічне
В опалювальних будинках і на відкритому повітрі при t < 30 ^oC	При t від – 30 до - 40 ^oC	В опалювальних будинках і на відкритому повітрі при t < 30 ^oC	При t від - 30 до – 40 ^oС
Стержньова гарячокатана гладка класу А-1	Ст. 3сп. І КСт. 3сп 6-40 Ст.3ки і КСт.3кп 6-40 ВСт.3си і ВКСт.3си 6-40 ВСт.3пс і ВКСт.3пс 6-40 ВСт.3кп і ВКСг.3кп 6-40	+   +   +   +   +	+   -   +   -   -	+   +   +   +   +	-   -   +   -   -
Стержньова гарячокатана періодичного профілю класу А-II	Ст. 5 і КСт.5 10-40 Ст.5пс і КСт. 5пс 10-25 18Г2С 40-90 10ГТ 10-32	+   + + +	+   - + +	+ + + +	+   - + +
Те саме, зміцнена витяжкою класу А-Iiв	Ст.5 і КСт.5 10-40 Ст.5пс і КСт.5пс. 10-40 18Г2с 40-90	+ - +	-   - +	+   - +	-   - -
Те саме, класу А III	25Г2С 6-40 35ГС 6-40	+ +	+ +	+ +	+ +
Те саме, класу АIIIв	25Г2С 6-40 35ГС 6-40	+ +	+ -	+ +	- -
Те саме, класу АIV	30ХГ2С 10-18 20ХГ2Ц 10-32 20ХГСТ 10-18 80С 10-18	+ + + +	- + - -	- + + +	- + - -
Те саме, класу АV	23Х2Г2Т 10- 18	+	+	+	+
Те саме, термічно зміцнена	Ст.5 і КСт.5 10-18 Ст. 5пс і КСт. 5пс	+	+	-	-
Стержньова гарячокатана гладка класу А-1	Ст. 3сп. І КСт. 3сп 6-40	+	+	+	+
Дріт арматурний звичайний і зварні сітки з нього класу В-I	3-8	+	+	+	+
Дріт високоміцний гладкий і періодичного профілю класів В-IIі Вр-II	3-8	+	+	+	+
Семидротові арматурні пасма		+	+	+	+

Крім того, слід враховувати рекомендації СНиП ІІ–В.І–62 відносно переважного застосування тих чи інших класів арматурної сталі залежно від типу конструкції:

­ як ненапружувану арматуру застосовують переважно гаря-чокатану арматурну сталь класів А-ІІІ і А-ІІ, а також звичайний арматурний дріт діаметром 3–5,5 мм (лише в зварних сітках і каркасах);

­ неприпустимо застосовувати як ненапружувану арматуру високоміцний дріт, арматурні пасма і канати;

­ як напружувану арматуру в попередньо напружених конструкціях І і II категорій тріщиностійкості застосовують високоміцний дріт, арматурні пасма і гарячокатану арматурну сталь класів А-IV і А-V, Ат-ІV– Ат-VІ, а для конст­рукцій II категорії тріщиностійкості – ще й арматурну сталь класу А-IIIв, але при цьому обов'язково потрібен контроль напруг і видовжень; у попередньо напружених конструкціях III категорії тріщиностійкості – А-ІV, А-V і А-ІІІв.

Арматурні елементи і вироби. Арматура входить до складу і.пінобетонних конструкцій у вигляді: окремих прямих і гнутих стержнів з анкерами (і без них)на кінцях; в'язаних сіток і каркасів з окремих прямих і гнутих стержнів; зварних плоских і рулонних сіток з поздовжнім і поперечним розташуванням робочих стержнів; зварних плоских і просторових каркасів; дротових пучків і пакетів; семидротових пасом і стальних канатів, стальних закладних деталей для сполучення збірних елементів.

Арматурні стержні з гарячекатаної сталі класів А-І – А-V, а також звичайний і високоміцний арматурний дріт застосовують відповідно до сортаменту.

У монолітному, а тим більше в збірному залізобетоні застосовують, як правило, плоскі зварні сітки і каркаси, із них, коли треба, складають просторові каркаси. Плоскі арматурні елементи можна виготовляти індустріальним і надійним способом контактного точкового зварювання. їх зручно зберігати і транспортувати.

Коли виготовляють сітки і каркаси на контактному точковому зварюванні, застосовують гарячекатані сталі класів А-І –А-III і звичайний арматурний дріт. Співвідношення діаметрів стержнів нормують для якісного зварювання. Відстані між ними теж нормують, щоб поліпшити сумісність роботи з бетоном. Всі місця пересічення стержнів у сітках, як правило, а в каркасах–обов'язково повинні бути зварені.

Робоча арматура сіток може бути поздовжньою поперечною або в двох напрямах (рисунок 1.12).

Перегини сіток після зварювання розташовують поза місцямизварювання і не ближче до них, ніж за 2,5см (рисунок 1.12,г).

Рекомендовані типи плоских зварних каркасів для армуваннябалок і ребер і можливі їх поєднання показано на рисунку 1.12,д).

Коли проектують такі каркаси, виходять з того, що:

­ в одному каркасі можна застосовувати поздовжні стержні неяк двох різних діаметрів, а поперечні – одного діаметра;

­ діаметр монтажних поздовжніх стержнів повинен бути не менший від діаметра поперечних;

­ у здвоєних каркасах з двосторонніми поздовжніми стержнями, розташованими впритул один до одного, робочі стержні виготовляють лише з арматури періодичного профілю.

а – з поздовжньою робочою арматурою; б – з поперечною арматурою; в – з робочою арматурою в двох напрямках; г – розмыщення місць перегину зварних сіток; д – типи плоских зварних каркасів для балок; е – те саме, для колон.

Рисунок 1.12 - Типи зварних сіток і каркасів

Коли бетонують вертикальні каркаси, їх слід робити з одностороннімипоздовжнімистержнями,аколи каркаси розміщують плиском їх не можна здвоювати. Каркаси з поздовжніми стержнями, розташованими впритул, розміщувати плиском небажано.

На рис. 1.12,є показано плоскі зварні каркаси для армування колон.

Розміщуючи за перерізом елемента стержні (рисунок 1.12), а також високоміцні дроти або пасма в пакетах чи пучках(рисунок 1.12, д–ж, и), між ними додержують необхідних зазорів, щоб забезпечити зчеплення бетону з арматурою. Враховують і габарити захватно-анкерних і натяжних пристроїв.

Більш того, зазори між арматурними стержнями або елементами і габарити цих пристроїв часто визначають розміри поперечного перерізу армованого елемента.

Для створення між групами дротів у пучках (рисунок 13,и) зазорів-щілин, крізь які цементно-піщаний розчин ін'єктування заповнює внутрішньо-пучкові порожнини, в захватно-анкерних пристроях встановлюють коротуни.

Контроль якості арматури та армування. Перед використанням арматури та арматурних виробів періодично проводять випробування на розтяг, на загин у холодному стані стержньової арматури і на перегин – дротової. Зварні з'єднання випробовують на зріз, а закладні деталі – на міцність зварних вузлів.

Контроль якості армування включає перевірку марки арматурноїсталі запаспортомабо за даними випробувань, числаі діаметрів стержнів, міцності їх зварки в місцях пересічень, чистоти поверхні арматури і правильності її розміщення у формах.

Відхилення габаритних розмірів арматурних виробів неповинні перевищувати ±10 мм, а коли виріб у контрольованому напрямі має менше 600 см, то не більш як ±5 мм. Відхилення від простих відстаней між стержнями допускаються в межах ±5».

Відхилення стержнів діаметром до 12 мм від прямолінійності неповинно перевищувати 10 мм, а товщих – 15 мм.

Зміщення осей закладних деталей від проектних положень допускається не більш як на 6 мм для колон, ферм, балок, перекриттів і не більш як на 10 мм для решти виробів.

Товщину захисного шару бетону для робочої арматури вимірюють. у процесі виготовлення виробів, а в готових –електромеханічними способами. Коли товщина захисного шару 10 мм, то допускаються відхилення лише в бік його збільшення, аколи товщина 15 і 20 мм– відповідно ±3 і ±5 мм.

Дата добавления: 2014-01-07