Арматура
Арматура железобетонных конструкций может быть разделена по назначению на рабочую, устанавливаемую по расчету для воспринятия действующих усилий, и монтажную, устанавливаемую по конструктивным или технологическим соображениям. Стержни рабочей и монтажной арматуры объединяются в сварные (или вязаные) сетки и каркасы. По технологии изготовления арматуру подразделяют на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая арматура может быть подвергнута последующему упрочнению—термическому и пи упрочнению вытяжкой. По форме поверхности арматура может быть гладкой или периодического профиля (для улучшения сцепления с бетоном — рис. 2.1 а ...г). По способу применения арматуру делят на обычную (ненапрягаемую) и напрягаемую — для создания предварительно напряженных конструкций.
Классы и механические свойства арматурной стали. В соответствии с основными механическими свойствами арматурные стали подразделяются на ряд классов. Основой для разделения арматурных сталей на классы служит величина предела текучести (физического или условного, соответствующего остаточному относительному удлинению 0,2%). В качестве ненапрягаемой арматуры применяется стержневая арматура классов А-I, A-II, A-III, а также проволочная класса Bp I. В класс A-III, например, входят марки 32Г2Рпс, 25Г2С и 35ГС. Кремнемарганцозистая низколегированная сталь 25Г2С содержит около 0,25% углерода (первая цифра), легирована марганцем (буква Г), содержание которого может достигать 2 % (вторая цифра) и кремнием (буква С — силициум). Аналогично обозначение марки стали 35ГС, содержащей углерод в количестве 0,35%.
В качестве основной рабочей арматуры для конструкций без предварительного напряжения применяют арматуру классов A-III, Ат-IIIС — стержневую горячекатаную периодического профиля диаметрами 6...40 мм из стали марок, названных выше. Временное сопротивление арматуры класса A-III равно 600 МПа, предел текучести не ниже 400 МПа, относительная деформация (удлинение) при разрыве 14 %. В качестве рабочей может также применяться горячекатаная арматура периодического профиля класса A-II диаметром 10.. .40 мм с временным сопротивлением 500 МПа, пределом текучести 300 МПа и удлинением при разрыве до 19 %.
Горячекатаная арматура из стали класса А-I (гладкая) используется для поперечной рабочей, конструктивной и монтажной арматуры, а также для монтажных петель. Выпускается диаметром 6... 40 мм, имеет минимальный предел текучести 240 МПа и удлинение при разрыве до 25 %. Арматурная проволока класса Вр-1 (холоднотянутая низкоуглеродистая периодического профиля) диаметром 3,4 и 5 мм предназначена для сварных сеток и поперечной арматуры сварных каркасов. Временное сопротивление проволоки 525...550 МПа, площадки текучести эта сталь не имеет.
Для предварительно напряженных конструкций применяют стержневую горячекатаную легированную арматуру периодического профиля классов А-IV, A-V, A-VI, Ат-IVC, At-V, At-VI, At-IVK, At-VCK, At-VIK диаметрами 10...28 мм. Буква «т» обозначает, что сталь этого класса подвергнута термическому или термомеханическому упрочнению; в обозначениях термомеханически упрочненной арматуры индекс «С» указывает на возможность сварки стержней арматуры, а индекс «К» — на повышенную стойкость против коррозионного растрескивания. Если нет необходимости конкретно указывать вид арматуры, для краткости употребляют обозначения классов арматуры без буквенных индексов, например A-IV, подразумевая под этим обозначением классы A-IV, Ат-IVC, At-IVK и т. д.
В класс A-IV входят марки 80С и 20ХГ2Ц (X — хром, Ц — цирконий). Временное сопротивление арматуры этих классов 900... 1200 МПа, предел текучести 600... 1000 МПа, удлинение при разрыве 6.. .8 %. Эти стали не имеют площадки текучести. Все указанные стали имеют одинаковый рисунок периодического профиля, поэтому, чтобы их различать, торцы окрашивают несмываемой краской различного цвета. Допускается также применение в качестве напрягаемой арматуры стали класса А-IIIв, которая упрочнена вытяжкой.
Для предварительно напряженных конструкций весьма эффективны высокопрочная углеродистая холоднотянутая термически упрочненная гладкая проволока класса B-II и аналогичная проволока периодического профиля класса Вр-II диаметром 3...8 мм. Временное сопротивление проволоки в зависимости от диаметра — 1900 1300 МПа, удлинение при разрыве 4.. .6 %. При этом меньшему диаметру соответствует большая удельная прочность, так как при протяжке наибольшее упрочнение получает поверхностный слой проволоки. Из проволоки изготовляют также канаты, чаще всего семипроволочные класса К-7, диаметром 6...15 мм, удлинение которых при разрыве достигает 15 %. Для большепролетных конструкций используют многопрядные канаты или пучки из высокопрочной проволоки.
Для армирования конструкций кроме стальной применяют стеклопластиковую арматуру. Она имеет временное сопротивление до 1800 МПа, но низкий модуль упругости — 45 000 МПа, что вызывает необходимость ее предварительного напряжения.
Существующий сортамент арматуры приведен в табл 2.1. Расчетные площади сечений и масса арматуры приведены в табл. 2.2
Экономия арматурной стали в железобетонных конструкциях, снижение материалоемкости строительных конструкций — одна из важнейших задач, стоящих перед советскими строителями. Значительная экономия стали (свыше 30%) достигается в обычных (т. е. без предварительного напряжения) элементах при использовании арматуры классов A-II и A-III. В предварительно напряженном железобетоне значительная экономия достигается при использовании высокопрочной арматуры классов A-V, A-VI, Ат-V и At-VI, а также К-7 и и К-19. Существенная экономия стали (20% и выше) может быть достигнута в изделиях заводского изготовления за счет улучшения конструктивных решений железобетона, за счет перехода на прогрессивные виды закладных деталей (см. гл. 7).