Armaturi,Oteluri ,Rel Sigma Eps

B.A. I

ARMĂTURI PENTRUARMĂTURI PENTRUBETON ARMAT

Şef lucrări dr.ing. Eugen LozincăCatedra Construcţii de Beton Armat

UNIVERSITATEA

TEHNICA

B.A. I Exigenţe de performanţă

Principalele exigenţe ale armăturilor pentr beton armat s nt :pentru beton armat sunt :

RezistenţăţAderenţăDuctilitateCapacitate de îndoireCapacitate de îndoireSudabilitateRezistenţă la oboseală


UNIVERSITATEA

TEHNICA

2

B.A. I Rezistenţa

Rezistenţa mare la întindere a fost motivul principal al asocierii oţelului cu betonul.Însă pentru a asigura o comportare elastică a oţelului sub încărcările de serviciu (încărcările ţ (uzuale), nu se urmăreşte rezistenţa (ultimă), ci limita de curgere.gPentru oţelurile folosite curent la realizarea elementelor din beton armat, limita de curgereelementelor din beton armat, limita de curgere variază între 240 şi 600 MPa.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

3

B.A. I Aderenţa

Pentru ca armăturilor de oţel să lucreze la întindere este necesar ca eforturile de întindere din beton să fie transmise (transferate) către armăt ritransmise (transferate) către armături.Acest transfer se face de regulă prin intermediul aderenţei dintre armătură şi betonul din jurul eiaderenţei dintre armătură şi betonul din jurul ei.Din punct de vedere al aderenţei, armăturile sunt împărţite în 2 clase (ST 009/2005):împărţite în 2 clase (ST 009/2005):

i. Bare netede (cu suprafaţa lisă)ii Bare cu înaltă aderenţă:ii. Bare cu înaltă aderenţă:

• Armături profilate (cu nervuri în relief)• Armături amprentate (cu adâncituri)• Armături amprentate (cu adâncituri)

!!! Barele profilate sau amprentate sunt clasate ca “armături de înaltă aderenţă” dacă geometria nervurilor sau a amprentelor


UNIVERSITATEA

TEHNICA

4

respectă anumite condiţii (EN 1992-1-1).

B.A. I Ductilitatea

Ductilitatea reprezintă capacitatea de deformaţie post-elastică fără reducere semnificativă a rezistenţei.Ductilitatea este o caracteristică importantă pentru elementele şi structurile de beton armat, iar o condiţie necesară dar nu suficientă pentru asigurareanecesară, dar nu suficientă, pentru asigurarea ductilităţii structurale este ductilitatea armăturilor.Principalele avantaje asigurate de comportareaPrincipalele avantaje asigurate de comportarea structurală ductilă sunt:

Avertizarea ruperii, prin deformaţii marip , p ţRedistribuirea eforturilor în structură, limitând astfel concentrările de eforturiDisiparea unui procent important din energia indusă de mişcările seismice


UNIVERSITATEA

TEHNICA

5

B.A. I Capacitatea de îndoire

Pentru a fi fasonate corect armăturile trebuie îndoite.Îndoirea reprezintă o deformaţie plastică la rece care nu trebuie să afecteze comportarea armăturii.Deformarea la cald nu este acceptată pentru că modifică

i tăţil d i t ţă i d f bilit t l ţ l l iproprietăţile de rezistenţă şi deformabilitate ale oţelului.EN 10080 impune pentru a testa capacitate de îndoire fie testul de îndoire fie testul de îndoire dezdoiretestul de îndoire, fie testul de îndoire-dezdoire.

Testul de îndoire constă din îndoirea la 180º o singură dată a barei, în jurul unui dorn cu diametrul dat., jTestul de îndoire-dezdoire constă în îndoirea barei la 90º, în jurul unui dorn cu diametrul dat, îmbătrânirea artificială a oţelului, urmată de dezdoire cu cel puţin 20ºurmată de dezdoire cu cel puţin 20 .Testele sunt considerate satisfăcute dacă după test bara nu prezintă nici un semn de rupere sau fisuri vizibile cu ochiul liber.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

6

B.A. I Sudabilitatea

Majoritatea oţelurilor pentru beton armat sunt sudabile, aceasta calitate fiind deseori necesară în procesul de prod cţie fie pentr reali area plaselor de armăt riproducţie, fie pentru realizarea plaselor de armături sudate, fie la îmbinarea prin sudare a armăturilor.Sudabilitatea depinde de procentul de carbon echivalentSudabilitatea depinde de procentul de carbon, echivalent carbon şi alte impurităţi (sulf, fosfor, azot).


UNIVERSITATEA

TEHNICA

7

B.A. I Rezistenţa la oboseală

Pentru structurile care sunt supuse la încărcări repetate (ex.:tablierele de poduri sau grinzile podurilor rulante), comportarea la oboseală a armăturilor este foarte importantăcomportarea la oboseală a armăturilor este foarte importantă.Mecanismul cedării la oboseală al barelor de oţel poate fi descris simplificat astfel:p

Dintr-un punct de concentrare a eforturilor (imperfecţiune geometrică, crestătură, punct de coroziune) se formează o fisură care avansează treptat micşorând secţiunea utilă a bareifisură, care avansează treptat, micşorând secţiunea utilă a barei.Când secţiunea rămasă devine insuficientă, bara se rupe brusc.

Verificarea rezistenţei la oboseală a armăturii constă înVerificarea rezistenţei la oboseală a armăturii constă în realizarea a cel puţin 2 milioane de cicluri la un efort de 60% din limita de curgere caracteristică şi cu o amplitudine de cel ţi 150 MP t b l i t l ld ti d lpuţin 150 MPa pentru bare laminate la cald, respectiv de cel

puţin 100 MPa pentru sârme trefilate.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

8

B.A. I Compoziţia oţelurilor utilizate pentru beton armat

Oţelurile uzuale conţin fier şi o cantitate redusă de carbon.

Cu cât cantitatea de carbon este mai ridicată, cu atât rezistenţa creşte, însă deformabilitatea scade.

Oţelurile pentru beton armat conţin sub 0.4% carbon.

Pentru a îmbunătăţi rezistenţa, păstrând în acelaşi ţ ţ , p ştimp o ductilitate suficientă:

fie se adăugă cantităţi reduse din alte metalefie se adăugă cantităţi reduse din alte metale (oţeluri slab aliate, de ex. PC 52)

fie se aplică o serie de tratamente termicefie se aplică o serie de tratamente termice (procedeul Tempcore, utilizat pentru oţelurile S400…S600).


UNIVERSITATEA

TEHNICA

9

B.A. I Producerea armăturilor utilizate pentru beton armat

Obţinerea barelor (sau sârmelor) de armătură se face:prin laminare la cald, caz în care se obţin armături cu palier de curgere distinct şi o bună ductilitate prin tragere la rece, caz în care barele nu au un

li di ti t d i d f bilit t lpalier distinct de curgere, iar deformabilitatea lor este de regulă mai redusă


UNIVERSITATEA

TEHNICA

10


Deformarea (tragerea) la rece produce fenomenul de ecruisare a oţelului:


UNIVERSITATEA

TEHNICA

11

Diagramele efort-deformaţie ale oţelurilor înainte şi după tragerea la rece (după fib, 1999)


Un caz special de deformare la rece este torsionarea,care produce o ecruisare diferenţiată a oţelului în f ncţie de distanţa faţă de centr l secţi nii barei:funcţie de distanţa faţă de centrul secţiunii barei:


UNIVERSITATEA

TEHNICA

12

Diagramele efort-deformaţie ale oţelurilor ecruisate prin răsucire (după fib, 1999)

B.A. I Proprietăţile mecanice ale armăturilor

Comportarea mecanică este descrisă prin încercarea de întindere, pe baza căreia se trasează relaţia σ-ε.La oţelurile ductile, cu palier distinct de curgere, ruperea este precedată de o stricţiune (gâtuire) accentuată a secţiunii ce debutează în momentul înaccentuată a secţiunii, ce debutează în momentul în care se atinge punctul de efort unitar maxim.

- limita (efortul unitar) de curgereyf

- rezistenţa (efortul unitar maxim)

- deformaţia ultimă asociată efortului maximεtf

tfdeformaţia ultimă asociată efortului maximuε

- modulul lui Young [195…210 GPa]sEyf

!!! Alungirea la rupere, măsurată pe o zonă cu lungimea iniţială de 5 ori diametrul barei şi care cuprinde secţiunea de rupere este considerabilă (ex : la PC 52 poate atinge 30 33%)


UNIVERSITATEA

TEHNICA

13

uε(ex.: la PC 52 poate atinge 30-33%).

B.A. I Proprietăţile mecanice ale armăturilor

La oţelurile fragile, pe curba caracteristică doar rezistenţa este clar definită, însă nu se distinge un prag de c rgere bine definitde curgere bine definit.Deformaţia ultimă este relativ redusă, alungirea la rupere fiind de până la 10%rupere fiind de până la 10%.

20.ftf

- limita de curgere convenţională corespunde efortului de la care, la descărcare, deformaţia

20.fefortului de la care, la descărcare, deformaţia remanentă (reziduală) este 0.2%


UNIVERSITATEA

TEHNICA

14

uε

B.A. I Modele de calcul relaţia σ-ε

Valoarea de calcul a rezistenţei se obţine prin împărţirea valorii caracteristice la factorul parţial de sig ranţă [ f f / nde 1 15 ]siguranţă [ fyd = fyk / γs , unde γs = 1.15 ]Pentru calculul secţional, curba caracteristică a oţelului se schematizează prin:se schematizează prin:

o relaţie biliniară cu palier de curgere sauo relaţie biliniară cu consolidareo relaţie biliniară cu consolidare

σ σ

ydf ydfydfk ⋅

εε

ε

εε

ε


UNIVERSITATEA

TEHNICA

15

!!! În calculul secţional simplificat se foloseşte relaţia biliniară cu palier.

uεyε uεyε


Pentru barele laminate, STAS 10107/0-90 prevede εu=1% pentru grupările de încărcări obişnuite şi

5% pentr cele care incl d şi acţi nea seismicăεu=5% pentru cele care includ şi acţiunea seismică.Pentru zonele plastice potenţiale ale structurilor amplasate în zone seismice STAS 10107/0 90 impuneamplasate în zone seismice, STAS 10107/0-90 impune diagrama biliniară cu consolidare, cu ftd = 1,25fyd .În cazul sârmelor trase (STNB, STPB), STAS 10107/0În cazul sârmelor trase (STNB, STPB), STAS 10107/0 recomandă fie o diagrama biliniară cu consolidare, fie o diagrama biliniară cu palier.

Bare laminate la cald Sârme trase la rece


UNIVERSITATEA

TEHNICA

16


EN 1992-1-1 nu prevede nici o limită pentru εud în cazul în care se adoptă modelul biliniar cu palier.ÎÎn cazul în care se adoptă modelul biliniar cu consolidare, valoarea de calcul a deformaţiei specifice ultime este 90% din valoarea caracteristică ε = 0 9εultime este 90% din valoarea caracteristică εud = 0,9εuk.

Curba idealizată

Curba de proiectare


UNIVERSITATEA

TEHNICA

17


EN 1992-1-1 defineşte trei clase de ductilitate: A, B şi C

Pe lângă condiţia de deformaţie minimă, se impune în general şi un raport minim (k) între efortul de rupere şi cel de curgere(k) între efortul de rupere şi cel de curgere.Pentru oţelurile cu ductilitate ridicată, clasa C, se impune şi o limită maximă a raportului “k”.

Limita minimă asigură o rezervă de rezistenţă şi o creştere a ductilităţiiLimita minimă asigură o rezervă de rezistenţă şi o creştere a ductilităţii .Limita maximă este importantă la structurile amplasate în zone seismice, deoarece limitează “suprarezistenţa” (excesul de capacitate portantă faţă de cea necesară la proiectare) care poate modifica ordinea de apariţie a


UNIVERSITATEA

TEHNICA

18

cea necesară la proiectare), care poate modifica ordinea de apariţie a articulaţiilor plastice şi poate afecta negativ comportarea la seism.

B.A. I Caracteristicile oteţurilor utilizate în România

OB 37Bare lise cu secţiune circulară din oţel cu conţinut mic de carbon, laminat la cald Se livrează în colaci (φ6 φ12) sau bare culaminat la cald. Se livrează în colaci (φ6...φ12) sau bare cu lungimea de maxim 12 m (φ>φ12).Rezistenţă scăzută, ductilitate înaltă, aderenţă medie.Utilizat în general pentru etrieri, armături constructive şi de montaj.

PC 52 ; PC 60Bare profilate din oţeluri cu conţinut limitat de carbon slab aliateBare profilate din oţeluri cu conţinut limitat de carbon, slab aliate (1.4% Mn).Rezistenţă bună, ductilitate bună, aderenţă înaltă.Utilizate pentru armăturile de rezistenţă.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

19


PC 52

PC 60PC 60


UNIVERSITATEA

TEHNICA

20


STNBSârme de diametru mic (φ3...φ8 mm), trefilate.Din cauza procedeului de fabricaţie, oţelul este puternic ecruisat, rezistenţa fiind mărită, iar deformaţiile diminuate.Suprafaţa foarte lisă face ca aderenţă să fie slabă.Suprafaţa foarte lisă face ca aderenţă să fie slabă.Sunt utilizate sub formă de plase sau carcase sudate prin puncte.

STPBDiferenţa faţă de STNB este dată de existenţa nervurilor peDiferenţa faţă de STNB este dată de existenţa nervurilor pe suprafaţa sârmei, având aspectul asemănător celor de la PC 52, însă fără nervuri longitudinale.Existenţa nervurilor creşte substanţial aderenţa.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

21

B.A. I Clasificarea armăturilor după rolul lor

Armături de rezistenţăPreiau eforturi cuantificabile prin calcul.Cantitatea necesară rezultă din calculul de rezistenţă.

(1) armături longitudinale prevăzute pentru preluarea eforturilor normale de întindere generate de momentul încovoietor pozitivg p

(2) armaturi transversale de rezistenţă (etrieri) prevăzute pentru preluarea eforturilor tangenţiale produse de forţa tăietoare

(5) armături longitudinale prevăzute pentru preluarea eforturilor normale de


UNIVERSITATEA

TEHNICA

22

(5) armături longitudinale prevăzute pentru preluarea eforturilor normale de întindere generate de momentul încovoietor negativ


Armături constructivePreiau eforturi dificil de cuantificat prin calcul.Cantitatea necesară nu rezultă din calcul, ci din reguli empirice.

(3) Etrieri constructivi, care nu rezultă necesari din calculul de rezistenţă(4) Armături longitudinale constructive care sunt prevăzute să preia eforturi de(4) Armături longitudinale constructive care sunt prevăzute să preia eforturi de

întindere generate de contracţia betonului


UNIVERSITATEA

TEHNICA

23


Armături de montajRolul lor este să ajute la realizarea carcasei de armatură şi să-i asigure stabilitatea în timpul turnării betonuluiasigure stabilitatea în timpul turnării betonului.

(6) Bare de montaj care nu preiau eforturi, ci sunt prevăzute pentru a permite legarea în poziţie verticală a etrierilor de marcă (3).p ţ ( )


UNIVERSITATEA

TEHNICA

24

B.A. I Înnădirea armăturilor

Armăturile cu diametrul mai mare de 12 mm sunt de regulă livrate sub formă de bare cu lungime limitată (cel m lt 12 m)(cel mult 12 m).De asemenea, tehnologia de execuţie impune utilizarea de bare de lungimi relativ reduse care să permită ode bare de lungimi relativ reduse, care să permită o manipulare uşoară a acestora.Însă din punct de vedere al rezistenţei este esenţialăÎnsă din punct de vedere al rezistenţei este esenţială continuitatea transmiterii eforturilor, care este asigurată prin înnădirea barelor:

prin suprapunere (va fi tratată ulterior)prin sudurăpcu dispozitive mecanice.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

25


ÎÎnnădirea prin sudurăSe realizează utilizând eclise din cupoane de armătură sau din profiluri cornier.Lungimea cordoanelor de sudură trebuie să respecte

diţiil ă t î ti l C18 83condiţiile prevăzute în normativul C18-83.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

26


ÎÎnnădirea cu dispozitive mecaniceUtilizarea a două piese semicilindrice din oţel moale care sunt sertizate pe cele două armăturiUtilizarea unei mufe filetate care se înşurubează pe

t l fil t t l ăt ilcapetele filetate ale armăturilor


UNIVERSITATEA

TEHNICA

27


ÎÎnnădirea cu dispozitive mecaniceUtilizarea de manşoane cilindrice cu diametrul interior mai mare decât al armăturilor şi turnarea unui aliaj fuzibil între bară şi manşon.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

28


ÎÎnnădirea cu dispozitive mecaniceUtilizarea de manşoane cilindrice cu bolţuri înşurubate.


UNIVERSITATEA

TEHNICA

29

Armaturi,Oteluri ,Rel Sigma Eps

Documents

Transcript of Armaturi,Oteluri ,Rel Sigma Eps