Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМАТУРЫ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Бетон обладает низким пределом прочности на растяжение, поэтому для усиления бетонных конструкций, подвергающихся растяжению, при­меняют стальную арматуру.

Несущая способность элементов железобетонных конструкций опреде­ляется с учетом предельных состояний: в бетоне — по пределу прочности на растяжение (сжатие, срез), в арматуре — по пределу текучести.

Общие сведения

При нагружении железобетонного изгибаемого элемента в верхней его зоне возникают напряжения сжатия, а в нижней — напряжения растя­жения (при консольно нагруженных элементах — наоборот).

При определенной величине нагрузки в нижней зоне элемента напряже­ние бетона становится больше его предела прочности, при этом величина напряжения в арматуре меньше предела текучести.

Такое состояние бетона характеризуется появлением трещин в растяну­той зоне.

При дальнейшем увеличении нагрузки трещины раскрываются, нару­шается сцепление арматуры с бетоном и конструкция оказывается непригод­ной к эксплуатации, хотя напряжение в арматуре еще не достигло предела текучести.

Стремление предупредить раскрытие трещин в бетоне за счет уве­личения количества арматуры, закладываемой в бетон, приводит к зна­чительному перерасходу металла. Естественно поэтому, что применение в обычных железобетонных конструкциях высокопрочных сталей нецеле­сообразно.

В ряде случаев является рациональным для повышения сцепления арма­туры с бетоном применение арматуры периодического профиля, закладка в бетон сварных сеток и т. п. Арматура периодического профиля и сварные сетки лучше сцепляются с бетоном, чем арматура круглого сечения, и поэ­тому при нагружении изделия более полно используются прочностные свойства арматуры. Эффективным методом повышения прочности железо­бетонных конструкций является применение предварительного напряжения арматуры.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций отдаляет момент образования трещин в растянутой зоне бетона, ограничивает их раскрытие, повышает жесткость конструкций, экономит металл и бе­тон.

Искусственное напряжение арматуры создается в процессе изготовления железобетонных конструкций путем ее натяжения и закрепления концов на упорах. По достижении бетоном необходимой прочности арматура осво­бождается от упоров. Напряжение, созданное в арматуре, передается на бетон, вызывая в нем напряжение сжатия.

Напряжение арматуры может производиться до укладки бетона в форму и его твердения (предварительное напряжение) и после твердения бетона (последующее напряжение).

В соответствии с этим оборудование, предназначенное для натяжения арматуры, также может быть разделено на две группы: машины для пред­варительного натяжения и машины для последующего натяжения.

Основное назначение этого оборудования — натяжение арматуры, однако некоторые машины могут, кроме того, укладывать арматуру в формы или стенды.

Существуют два Способа>'у кладки арматуры в формы, стенды или затвердев­шие конструкции: линейный и непрерывный. При изготовлении предвари­тельно напряженных конструкций арматура укладывается обоими спо­собами.

Для натяжения линейной арматуры в виде одиночных стержней (про­волок) или их групп в большинстве случаев применяются специальные гидравлические домкраты.

Непрерывная укладка заключается в навивке арматуры с заданным натяжением на специальные устройства в виде штырей или контуров, установ­ленных на формах или стендах.

Для непрерывной навивки и натяжения арматуры применяются специаль­ные машины, которые рассматриваются ниже.

При определении расчетных усилий для натяжения напрягаемой арматуры принимаются расчетные характеристики стальной арматуры предел прочности ов для твердых сталей и предел текучести as для мягких сталей.

Полная величина напряжения арматуры не должна превышать: для твер­дых сталей ск < (0,65-^-0,75) ав, а для мягких сталей ок < (0,9-Н,0) as.

Для изготовления арматуры сборных железобетонных конструкций применяются следующие стали:

1) горячекатаная круглого сечения (ГОСТ 380-60), диаметром до 40 мм, as — 25-^30 кг1мм2

2) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 380-60), диаметром до 40 мм, as = 30н-35 кг/мм2;

3) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 5781-58), диаметром 10—32 мм, расчетное напряжение растяжения ар = 24 кг! мм2 в нормальном состоянии и ор = 40,5 кг/мм2 после вытяжки на 5,5%; применяется для предварительно напряженных конструкций;

4) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 7312-55), диаметром 6—32 мм, расчетное напряжение растяжения а,, = 34 кг/мм2 в нормальном состоянии и Ор = 49,5 кг/мм2 после вытяжки на 3,5%; применяется для пред­варительно напряженных конструкций;

5) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 5058-57), диаметром 10—32 мм, расчетное напряжение растяжения ар = 51 кг/мм2;

6) холодносплющенная (ГОСТ 6234-52), диаметром 6—32 мм, as — = 30ч-35 кг/мм2

7) высокопрочная проволока круглая (ГОСТ 7348-55), диаметром 2,5— 8 мм, расчетное сопротивление растяжению ар = 112-нПб кг/мм2.

Горячекатаные стали могут быть разделены на две группы — механически упрочненные и неупрочненные. Горячекатаные стали, подвергнутые ме­ханическому упрочнению, могут иметь постоянный и периодический про­филь.

Одним из способов упрочнения стали является вытягивание стали в холод­ном состоянии.

Упрочнение арматурной стали методом вытягивания заключается в дефор­мации стали усилиями, вызывающими в ней напряжения, превышающие предел текучести, т. е.

г

где а, с — предельное напряжение в арматурной стали при упрочнении в кг/мм2;

Р — действующее усилие по стержню в кг

F — площадь сечения стержня в мм2-, as — предел текучести стали в кг/мм2.

В результате такой обработки сталь получает наклеп с соответствующим повышением предела текучести.

Процесс упрочнения стали вытягиванием часто называют силовой калиб­ровкой.

Вторым, широко применяемым, способом упрочнения стали является ее сплющивание со вмятием в двух плоскостях, которое образуется при прокатке арматуры между валками, позволяющими получать за один про­ход стержень периодического профиля.

Механические свойства сталей, подвергнутых упрочнению сплющиванием, повышаются по пределу прочности на растяжение на 15—20% и пределу текучести на 17—40%.