ARMATURA

ARMATURA

3.1. ROLUL ARMATURII IN ELEMENTELE DIN BETON ARMAT

Betonul armat este rezultatul conlucrarii a doua materiale cu propr. diferite, pe de o parte betonul care preia in bune conditii eforturi de compresiune si pe de alta parte otelul, sub denumirea de armatura, care poate prelua in bune conditii ef. de intindere. Asocierea bet. cu arm. este posibila datorita aderentei ce se realizeaza intre bet. si arm.

Se utilizeaza: - otelurile rotunde, specifice bet. armat sau prec. (arm. flexibile), - profile laminate sau sudate (armaturi rigide)

- diferite tipuri de fibre (de metal, de sticla etc.).

Arm. destinata acestui scop, de a prelua in principal ef. de intindere din elem. de b.a. se numeste arm. longitudinala de rezistenta. Sunt cazuri cand arm. de rezistenta se dispune si in zonele comprimate, de exemplu, la stalpii de beton armat, sau in zona comprimata a elementelor incovoiate, avand ca scop sporirea capacitatii portante. De asemenea, in cazul elementelor incovoiate exista si arm. inclinate, care se obtin prin ridicarea pe reazeme a arm. longitudinale in vederea preluarii ef. unitare principale de intindere.

La armarea placilor pe o directie, pe cealalta dir. se dispune armatura de repartitie.

In cazul stalpilor, al grinzilor, al altor elemente liniare, transversal se dispun etrieri pentru fixarea arm. longitudinale in pozitia lor din proiect, aceste bare avand si rol de rezistenta in preluarea eforturilor unitare principale de intindere. Etrierii si fretele (armaturi dispuse sub forma de spirala) indeplinesc si functia de armatura de confinare.

Armatura de montaj este intalnita in cazul grinzilor din beton armat, dispusa cu scopul de a fixa in carcase armaturile longitudinale si transversale de rezistenta.

3.2 PROPRIETATILE OTELURILOR FOLOSITE PENTRU ARMATURI

Otelurile specifice folosite pentru arm. elem. din be. se prezinta sub forma de bare laminate la cald sau sarme trase. In functie de proprietatile lor fizico-mecanice, ele se clasifica in oteluri moi, oteluri semi-dure si oteluri dure.

3.2.1 Oteluri moi

Aceasta categorie de oteluri se caracterizeaza printr-un continut redus de carbon (circa 0,2%). Pentru arm. bet. se foloseste otelul OB37, initialele indicand faptul ca este un otel O pentru beton B. Cifra din denumirea otelului indica rezist. de rupere a arm., in daN/mm². Particularitatile fizico-mecanice ale acestor oteluri sunt puse in evidenta de curba caracteristica (fig. 3.1) rezultata din incercari la tractiune efectuate pe epruvete.

Curba caracteristica , pentru otelul OB37, pune in evidenta:

limita de proportionalitate , caracterizata prin proportionalitate intre deformatiile specifice si eforturile unitare si reprezentata de portiunea dreapta OA din diagrama; modulul de elasticitate este

limita de elasticitate , caracterizata printr-o relatie neliniara dintre si pe portiunea dintre punctele A si B de pe curba;

limita de curgere , cu def. plastice (de curgere) sub efort ct. Lung. palierului de curgere (CD) este de 1,52% si scade odata cu cresterea continutului de C; pe parcursul palierului de curgere are loc o restructurare a otelului ce determina, apoi, zona de consolidare DE;

efortul unitar maxim ;

efortul unitar de rupere ; deoarece raportarea fortei axiale de intindere se face la aria sectiunii initiale a barei , portiunea descendenta a curbei caracteristice este o reprezentare conventionala ; alungirea la rupere este cuprinsa intre 20 si 30%.

Fig. 3.1 Diagrama caracteristica pentru OB37

S-a dovedit experimental ca la otelurile tip OB, supuse unor def. la rece dincolo de limita de curgere si apoi pastrate neincarcate o perioada de timp, are loc un proces de imbatranire naturala ce conduce la cresterea cu 10 15% a rezist. la tractiune. Otelurile astfel prelucrate poarta denumirea de oteluri ecruisate. In figura 3.1 se prezinta procedeul de ecruisare, care consta in intinderea barei dincolo de limita de curgere si apoi descarcarea din punctul G, pe portiune inregistrandu-se def. remanenta . Epruveta reincarcata, dupa un timp oarecare, are o noua curba caracteristica , remarcandu-se o evidenta marire a rezistentelor mecanice ale otelului, insotita de o reducere a def. de rupere.

3.2.2 Oteluri semidure

Aceste oteluri se caracterizeaza printr-un continut de C cuprins intre 0,2 si 0,4%, precum si cantitati reduse de alte elemente de aliere, asa cum sunt Si, Mn, Cr, Ni si altele, care fac ca limita de elasticitate sa fie mai ridicata comparativ cu otelurile moi. In aceasta categorie sunt cuprinse otelurile PC, oteluri cu profil periodic P, laminate la cald C (fig. 3.5). Curba caracteristica a acestor oteluri are un palier de curgere mai scurt decat cel al otelurilor moi, iar alungirea la rupere este in jur de 15%.

Otelul PC52 are un palier de curgere foarte scurt, in timp ce otelul PC60 nu are un asemenea palier. In figura 3.2 se prezinta o comparatie dintre curba caracteristica a otelului PC60 si curbele caracteristice ale altor oteluri.

Sarma trasa pentru beton armat cu suprafata neteda, STNB si cea cu suprafata profilata, STPB (fig. 3.5) se incadreaza in categoria otelurilor semidure. Sarma STNB obtinuta prin trefilare are o suprafata foarte neteda, ca urmare, conlucrarea cu betonul poate fi realizata numai in cazul plaselor sudate prin puncte.

Fig. 3.2 Diagrame caracteristice pentru diferite tipuri de otel

3.2.3 Oteluri dure

Continutul ridicat de carbon, ce depaseste 0,4%, impreuna cu alte elemente de aliere (Si, Mn, Cr, Mi etc.) caract. otelurile dure si conduce la o limita de elasticitate ft. ridicata. La aceste oteluri diagrama caracteristica nu mai prezinta paliere distincte de curgere, asa incat se foloseste notiunea de limita conventionala de curgere (fig. 3.3).

Diagrama caracteristica se considera o linie dreapta pana in punctul A, care repr. limita de proportionalitate . Punctul B repr. limita conventionala de curgere, iar zona BC se considera zona de consolidare. Alungirea la rupere este mica, 56%. In aceasta categorie se incadreaza otelurile pentru bet. prec. SBP I si SBP II.

Fig. 3.3 Diagrama caracteristica pentru oteluri dure

3.2.4 Procedee de ecruisare

Ecruisarea este un procedeu de imbunatatire a calitatii otelurilor prin solicitarea lor peste nivelul limitei de curgere si apoi descarcarea lor pana la efort nul. Calitatile dobandite prin ecruisare se pierd la temperaturi peste 400⁰C.

Ecruisarea prin intindere se realizeaza practic prin intinderea armaturilor pe santier pana dincolo de limita de curgere.

Ecruisarea prin torsionare se realizeaza prin rasucirea barelor in jurul axei lor. Fibra axiala nu se deformeaza, ecruisarea fiind mai puternica spre exterior. Otelul astfel prelucrat se numeste otel torsadat sau TOR (fig. 3.5). In prezent aceste oteluri nu se mai fabrica la noi in tara din cauza neomogenitatii sectiunii dupa prelucrare si din cauza unei sudabilitati reduse.

Ecruisarea prin trefilare consta in tragerea fortata, la rece, prin filiere (orificii cu diametrul mai mic) a sarmelor. Astfel se realizeaza sarmele trase din care se confectioneaza plasele sudate. Sarmele astfel realizate poarta denumirea de STNB si STPB, adica sarma trasa ST, cu profil neted N sau profilat P pentru beton B.

Daca trefilarea se aplica in combinatie cu tratamente termice de incalzire izotermica (patentare), rezulta sarme de inalta rezistenta utilizate ca armaturi pentru betonul precomprimat. Acesta este un otel dur, se fabrica pana la diametre de 7 mm sub denumirea de SBP, adica Sarma pentru Betonul Precomprimat. In acest caz otelul folosit contine carbon in proportie de 0,60,9%, precum si alte elemente de aliere.

Ecruisarea prin amprentare la rece se face prin trecerea barelor rotunde printr-un sistem de valturi cu came. Prin imprimarea amprentelor se produce ecruisarea si se obtine un otel cu profil periodic, denumit SBPA (Sarma pentru Betonul Precomprimat Amprentata).

TIPURI DE ARMATURI PENTRU BETONUL ARMAT

Armatura flexibila

Aceasta categ. de arm. se caract. prin rigiditate redusa, cauzata de sectiuni transv. foarte mici pentru lungimi uzuale mari. Se realiz. din bare independente, rotunde, netede sau cu profil periodic, sau sub forma de plase si carcase plane sudate. In procesul de executie greutatea acestor armaturi este sustinuta de cofraje.

Ca armaturi flexibile se folosesc urmatoarele tipuri de oteluri:

otel laminat la cald, neted OB37 sau cu profil periodic PC52; PC60 - STAS 438/1-89;

sarma trasa pentru beton armat cu suprafata neteda STNB sau cu suprafata profilata STPB - STAS 438/2-92;

plase sudate uzinate - STAS 438/3-89.

Armatura rigida

Fig. 3.4 Armatura rigida din profile sau carcase sudate

Principala caracteristica a acestor armaturi o constituie rigiditatea ridicata in raport cu lungimea lor, putand fi folosite ca elemente portante in cursul procesului de executie a constructiei, Se utilizeaza sub forma de profile independente si carcase spatiale sudate, cateva posibilitati de realizare fiind prezentate in figura 3.4.

Arm. rigida se foloseste in special la executarea cladirilor inalte cu schelet de rezistenta mixt otel-bet.. Arm. rigida sub forma de carcase spatiale sudate se foloseste si la constructiile hidrotehnice masive.

Scheletele de armatura rigida se calculeaza ca si structuri metalice la actiunea sarcinilor care intervin in timpul procesului de executie, cand sustin, de obicei, greutatea cofrajului si a betonului proaspat. Dupa intarirea bet., armatura rigida conlucreaza cu acesta.

3.4. PARTICULARITATI ALE ARMATURILOR

Otelul pentru beton OB37 se prezinta sub forma de bare netede si este un otel moale, care se utilizeaza ca armatura constructiva si mai putin ca armatura de rezistenta.

Otelul cu profil periodic, de tip PC, caracterizat de o foarte buna aderenta cu betonul, se utilizeaza in principal ca armatura de rezistenta. Din aceasta categorie se utilizeaza doua sortimente, PC52 si PC60. Profilarea este data de doua nervuri longitudinale diametral opuse si nervuri elicoidale situate la distante egale, inclinate la 5565⁰ fata de nervurile longitudinale. In cazul otelului PC52, nervurile elicoidale sunt dispuse in aceeasi directie pe ambele jumatati ale profilului, iar in cazul otelului PC60 in directii contrare (fig.3.5).

Fig.3.5 Tipuri de oteluri pentru armaturi

Diametrul nominal al unei bare cu profil periodic este diametrul echivalent al unei bare rotunde cu suprafata neteda, a carei arie este egala cu aria efectiva a sectiunii barei cu profil periodic.

Arm. flexibila independenta din OB37 sau PC52 se poate imbina prin suprapunere sau prin sudura, spre deosebire de PC60 care necesita masuri speciale pentru evitarea fragilizarii zonelor sudate.

Plasele sudate sunt elemente de armatura alcatuite din sarme cu diametrul cuprins intre 3 si 10 mm, dispuse pe doua directii perpendiculare si fixate prin sudura in puncte (fig. 3.6). Plasele sudate sunt utilizate in special pentru armarea elementele din beton armat, plane sau curbe, de tipul placilor.

Fig. 3.6 Parametrii plaselor sudate

Carcasele plane sudate se folosesc in mod obisnuit la armarea grinzilor prefabricate din beton armat sau a elementelor din beton precomprimat (grinzi sau elemente de plansee si de acoperis). Carcasele plane sudate se realizeaza din bare longitudinale de rezistenta avand diametrul de cel putin 12 mm si din bare verticale cu diametrul de 6 12 mm, care au rolul etrierilor (fig. 3.7a), sau din bare longitudinale si inclinate de rezistenta (fig. 3.7b).

Fig. 3.7 Carcase plane sudate

Livrarea arm. pt. elem. din bet. armat se face in functie de tipul de arm. si dimensiunile sect. transv. (tabelul 3.1) Lungimea de livrare a barelor cu diametrul cuprins intre 1420 mm este de 1018m, iar a barelor cu diametrul mai mare de 20 mm, este de 8 18 m. Legaturile pot fi realizate din bare drepte sau din bare indoite o data sau de doua ori. In afara acestor lungimi de livrare, fabricile producatoare pot furniza bare de otel-beton si la alte lungimi, in functie de necesitati.    Tabelul 3.1

Livrarea otelului pentru armaturile betonului armat

Receptia otelurilor pentru armaturile betonului armat se realizeaza prin efectuarea unor verificari asupra calitatii acestora. Astfel, se verifica dimensiunile sectiunii transversale, calitate suprafetei si se efectueaza incercari standardizate la tractiune si indoire.