PROPRIETATILE MECANICE ALE ARMATURILOR

PROPRIETATILE MECANICE ALE ARMATURILOR

ARMATURI PENTRU BETON ARMAT

Scopul lucrarii

In cadrul lucrarii se analizeaza si se determina principalele caracteristici mecanice ale otelurilor utilizate ca armature in elementele de constructii din beton armat.

Caracteristicile mecanice ale otelurilor-beton utilizate ca armature de rezistenta sunt date in:

STAS 438/1-89 - "Otel laminat la cald";

STAS 438/2-91 - "Sarma rotunda profilata";

SR 438/3-98 - "Plase sudate";

SR 438/4-89 - "Sarma cu profil periodic obtinuta prin deformare plastica la rece";

ST 009-96 - "Specificatie tehnica privind cerintele si criterii de performanta pentru produsele din otel utilizate ca armaturi in structuri din beton".

Pe baza rezultatelor obtinute studentii fac aprecieri asupra calitatii si omogenitatii otelului beton, asupra modului rational de utilizare a caracteristicilor mecanice si asupra cailor de imbunatatire a acestora.

Consideratii teoretice

Asocierea betonului cu armatura este posibila datorita aderentei ce se realizeaza intre beton si armatura. Ca armaturi pentru betonul armat se utilizeaza urmatoarele tipuri de oteluri:

otelurile rotunde, cunoscute sub denumirea de armaturi flexibile;

profilele laminate sau sudate, cunoscute sub denumirea de armature rigide;

diferite tipuri de fibre cunoscute sub numele de armature dispersa.

In functie de rolul pe care il au in elementele structurilor de rezistenta din beton armat, armaturile pot fi clasificate in:

armatura de rezistenta, care are rolul de a prelua rezultantele tensiunilor de intindere produse de solicitarile din exploatare. Aceasta se poate gasi sub forma de armatura longitudinala, armatura inclinata si armatura transversala sub forma de etrieri, in elementele liniare, sau sub forma de armatura dispusa pe una sau doua directii, la placi.

armatura constructiva, care nu rezulta dintr-un calcul de rezistenta. Aceasta are rolul de impiedicare sau limitare a deformatiilor transversale in zonele de beton puternic comprimate, asigurarea pozitiei din proiect a armaturilor de rezistenta, evitarea sau limitarea fisurilor produse de contractia betonului si variatiile de temperature.

In elementele de beton armat, armaturile joaca un rol pasiv, intelegand prin aceasta ca ele intra in lucru - respective preiau tensiuni si rezultante ale acestora cand betonul fisureaza - numai in masura in care elemental din care fac parte este supus unor actiuni.

In functie de proprietatile lor fizico-mecanice otelurile folosite pentru armarea elementelor din beton armat si beton precomprimat pot fi clasificate in oteluri moi cu continut de 0,05.0,3% carbon (OB37), oteluri semi-dure cu 0,3.0,6% carbon (PC52, PC60, STNB si STPB) si oteluri dure cu 0,6.1,7% carbon (SBP I, SBP II).

Verificarea calitatii otelurilor se face pe loturi si se realizeaza prin: verificarea dimensiunilor si a profilului, verificarea aspectului, incercarea la tractiune, incercarea la indoire si analiza chimica, conform normative ST 009-96 "Specificatie tehnica privind cerintele si criterii de performanta pentru produse din otel utilizate ca armature in structuri din beton".

Tipuri de otel folosite ca armature:

a - tip PC52, b - tip PC60, c - sarma trasa profilata (STBP)

INCERCARI PENTRU DETERMINAREA CARACTERISTICILOR OTELURILOR

Incercarea la tractiune

Incercarea la tractiune se efectueza pe epruvete, din sarme sau din bare de otel beton, prelevate din locuri diferite a unei sarje livrate de producator, conform normativelor in vigoare.

In cadrul lucrarii de laborator studentii vor efectua incercari asupra unor probe din otel beton OB37, PC52 sau PC60 si STNB.

Efortul unitary intr-o epruveta solicitata la tractiune se determina cu relatia:

σ = N/A [daN/cm²]

unde N este forta aplicata epruvetei, citita la pupitrul de comanda al presei la care se face incercarea, iar A este aria sectiunii transversale initiale a epruvetei stabilite in functie de tipul epruvetei.

Lungimea tuturor epruvetelor de otel beton incercate la tractiune, indifferent de marca otelului, va fi de 50cm. Indreptarea epruvetelor se va face numai cu mana sau prin batere cu un ciocan de lemn. Epruvetele sunt marcate cu repere trasate prin poansonare sau "zgariere" la distanta 5d (10d ) in vederea masurarii alungirilor la rupere.

Epruveta marcata pentru incercarea la tractiune

Pentru efectuarea incercarii sunt necesare:

masina de incercat la tractiune (presa ZD 100tf) cu precizia de masurare a sarcinii de 1%;

masina de marcare a reperelor pe epruvete;

aparate pentru determinarea dimensiunilor epruvetelor (subler, metro de tamplarie, cantar);

Incercarea de indoire la rece

Incercarea de indoire la rece are in vedere aprecierea capacitatii de deformare plastica a otelului beton si consta in indoirea lenta si continua a epruvetei in jurul unui dorn, pana la obtinerea unui anumit unghi α intre o ramura a epruvetei si prelungirea celeilalte ramuri sau pana la aparitia unei fisuri cu luciu metallic de minimum 3mm lungime.

Incercarea de indoire la rece: a - libera, b - ghidata

Rezultate experimentale

In cadrul lucrarii de laborator studentii vor efectua doar incercarea la tractiune a otelurilor de tip OB37, PC si STNB.

Inainte incercarea propriu-zisa la tractiune a epruvetelor studentii trebuie sa efectueze urmatoarele operatii:

- pentru otelul OB37 se masoara diametrul "d" cu precizia de 0,1mm (care reprezinta media a patru valori, cate doua valori la fiecare capat al epruvetei pe directii perpendiculare) se trece in tabel, iar apoi se determina aria sectiunii transversale cu relatia:

A= πd²/4 [mm²]

- pentru otelul PC52 sau PC60 se determina greutatea (G) prin cantarirea epruvetei la balanta tehnica, se determina lungimea (L) prin masurarea cu metrul sau sublerul si se calculeaza aria sectiunii transversale cu relatia: A=G/γL [mm²]

unde γ reprezinta densitatea otelului γ=0,00785gr/mm³. Cu aria astfel determinate se poate calcula si diametrul barei.

Epruveta astfel pregatita se fixeaza pe bacurile presei, care trebuie sa fie corespunzatoare diametrului barei; diametrul armaturii de tip PC nu trebuie sa depaseasca 20mm pentru a se asigura o prindere corespunzatoare. Aplicarea sarcinii trebuie sa se faca progresiv, fara socuri, cu o viteza de crestere constanta, de cel mult 10N/mm²/s.

Pe parcursul incercarii se va urmari:

inregistrarea curbei caracteristice P-Δl;

masurarea deformatiilor totale cu ajutorul unei rigle montate pe stalpul lateral al cadrului presei (pe lungimea cuprinsa intre bacurile presei).

In momentul aparitiei gatuirii, acul indicator al presei indica o scadere a fortei P; se continua incercarea pana la rupere, se noteaza forta de rupere (Pr = Pmax inregistrat pe cadranul presei) si apoi se iau cele doua fragmente de epruveta dintre bacurile presei.

Se aseaza capetele rupte ale epruvetei cu axele lor in prelungire si se masoara lungimea ultima (Lu in afara zonei de rupere, Lu incluzand si zona de rupere) si diametrul ultimo du (din zona de rupere) la ambele capete ale fragmentelor de otel.

In cadrul lucrarii studentii fac experimentari pe doua epruvete de tip OB37 (la una din cele doua epruvete se recurge la ecruisarea epruvetei, avandu-se astfel posibilitatea de evidentiere a cresterii limitei de curgere prin acest procedeu), una de tip PC52 si una de tip STBN.

In momentul cederii, la desprinderea epruvetei din bacurile presei se poate constata o incalzire a epruvetei in zona de rupere, fenomen datorat frecarii puternice intre cristalitele ce se deplaseaza unele fata de altele. Se examineaza aspectul sectiunilor de rupere si se fac aprecieri asupra caracterului de rupere (plastic cu strictiune pronuntata sau casant cu strictiune foarte mica).

Prin incercarea la tractiune se pot stabili urmatoarele caracteristici mecanice ale otelurilor:

- limita de curgere σc, pentru care se inregistreaza o valoare superioara si una inferioara; lungimea palierului de curgere este cu atat mai mare si limita de curgere este cu atat mai mica cu cat continutul de carbon din structura otelului este mai redus.

- limita de curgere σc. Una din metodele de prelucrare la rece a otelului in vederea ridicarii limitei de comportare elastica este ecruisarea. Otelul solicitat peste limita de curgere, la descarcare si reancarcare se va comporta elastic pana la limita solicitarii precedente. Curba caracteristica a otelului moale astfel tensionat capata aliura corespunzatoare unui otel dur, cu o reducere a deformatiilor la rupere.

- limita la rupere σr, reprezinta raportul dintre forta maxima preluata de proba si sectiunea initiala a acesteia:

σr =Nmax/A

- alungirea la rupere δ , determinate pe o baza de lungime de 10d si stabilita cu relatia:

δ = (Lu-L /L

- strictiunea ψ (gatuirea la rupere), calculate cu relatia:

Ψ = (A -Au/A

- modulul de elasticitate Ea care reprezinta tangenta trigonometrica a unghiului pe care il face tangenta geometrica la curba caracteristica cu axa absciselo.

REZULTATE EXPERIMENTALE