Модуль упругости арматуры при растяжении
Прежде, чем приобрести композитную арматуру, любой покупатель пожелает узнать особенности ее применения, положительные и отрицательные стороны, и главный источник информации — интернет. Но понять, какая информация достоверна, не всегда удается. Попробуем дать ответ на наиболее сложные вопросы и развеять устоявшиеся мифы:
Миф первый: Арматура из композита – «резиновая». Подразумевается, что у композитной арматуры модуль упругости ниже, чем у стальной. Так ли это?
Модуль упругости:
Чтобы растянуть образец на заданное некоторое расстояние, необходимо приложить определенное усилие – это и есть модуль упругости. У композитной арматуры он составляет 45000 Мпа, у металлической – 200 000 Мпа. Значит арматуру из композита в 4 раза легче «растянуть». Однако проведенные исследования доказали, то у стальных материалов величина модуля упругости не постоянна и резко снижается при усилении нагрузки из-за появления пластических деформаций. Главная задача арматуры в бетоне – работа на растяжение и разрыв. У самого бетона модуль упругости имеет колебания в пределах от 20000 до 30000 Мпа, в зависимости от марки, но резиновым его назвать сложно.
Учитывая свойства материала, необходимо учитывать полный комплекс его характеристик, который включает относительное удлинение на разрыв, временное сопротивление разрыву, предел текучести, равномерное удлинение.
Конструкция из железобетона при нагрузке ведет себя следующим образом: После небольшого растяжения в бетоне появляются микротрещины, после чего металлическая арматура препятствует окончательному его растрескиванию. Микротрещины в нагружаемой конструкции явление обычное, так как даже при минимальной нагрузке предотвратить их появление невозможно. От модуля упругости арматуры зависит размер этих трещин, чем он меньше, тем сильнее бетон «провиснет». Чтобы вся конструкция не обрушилась, в действие вступает предел прочности. Чем выше этот предел, тем более сильную нагрузку выдержит бетон. У самого бетона предел прочности при растяжении в 8-20 раз ниже прочности при сжатии. Маркировка В25 означает, что данный класс материала способен выдержать давление на сжатие 25Мпа, а на растяжение всего 1-4 Мпа. У стали этот показатель равен 400 Мпа, а у композитной арматуры 1200 Мпа. Данная характеристика показывает, что конструкция с композитной арматурой способна выдержать в 3 раза большую нагрузку, чем с металлической. Но при этом она в 4 раза сильнее провиснет. Размер микротрещин при одинаковой нагрузке в бетоне с металлической арматурой будет в 4 раза меньше.
Деформация растяжения:
Использование стальной арматуры регулируется ГОСТами и СНиПами, так как со временем она подвергается коррозии, теряет свойства, что может привести к обрушению конструкции. Арматура из композита не ржавеет и разрушение ей не грозит. Однако появление трещин в бетоне не является только следствием коррозии. При усилии на разрыв деформация стеклопластика составляет до 2,8%, а металла 25%.
В СП52-101-2003 указано, что армированные бетонные конструкции дают трещины при деформации растяжения 0,015%, т.е. задолго до предела прочности арматуры, независимо от ее материала (композита или стали).
Если возникло желание заменить металлическую арматуру на композитную в перекрытиях или несущих стенах, необходимо произвести перерасчет проектно-технической документации, что позволит избежать появления крупных трещин. Перерасчет производится для конструкций, подвергающихся максимальным нагрузкам. В местах, где предполагается минимальная нагрузка, допускается замена металлической арматуры на композитную с меньшим диаметром. СНиП позволяет не производить перерасчет раскрытия трещин, не предусмотренных конструкцией. Поэтому элементы конструкции, не подверженные сильной нагрузке, можно смело выполнять с применением стеклопластиковой арматуры.
Миф второй. Равнопрочная или равнозначная замены? В чем разница?
Не следует путать равнопрочную и равнозначную замены. Если образец не уступает по прочности исходную конструкцию, то говорят о равнопрочной замене. В данном случае под прочностью подразумевается «предел прочности», максимальное механическое напряжение, после которого наступает разрушение материала. В ГОСТе 1497-84 под прочностью понимается «временное сопротивление разрушения», напряжение, которое соответствует максимальному усилию перед разрывом образца при испытаниях.
Если произвести замеры двух образцов из металла и композитного материала, получим следующие показатели: прочность на разрыв у композита диаметром 10 мм составит 63000 Мпа, а у стали диаметром 14 мм 60 000 Мпа. Это показывает, что данная замена не является равнопрочной, так как арматура из композита прочнее на 5%. Отсюда вывод, что при равнопрочной замене металлическую арматуру диаметром 14 мм можно смело заменить на композитную с диаметром 10мм.
Что же такое равнозначная замена? При такой замене физические характеристики образцов должны быть идентичны. Если у стеклопластиковой арматуры модуль упругости в 4 раза меньше, чем у металлической, то для замены ее необходимо брать в 4 раза больше. Способность твердого тела деформироваться при приложении к нему усилия называют модулем упругости. Этот термин включает в себя несколько физических величин. Рассчитаем диаметры материалов при равнозначной замене. Если композитного материала необходимо в 4 раза больше, то используя формулу площади круга получаем, что для замены металлической арматуры диаметром 10 мм требуется стеклопластик диаметром 20 мм.
Полученные расчеты необходимо учесть до начала строительства или составления проекта, и четко понимать разницу между равнозначной и равнопрочной заменой.
В конструкциях, где прогиб арматуры не имеет особого значения, целесообразно использовать более прочные композитные материалы. В плитах перекрытия или несущих стенах требуется использование металлической арматуры с высоким модулем упругости или производить перерасчет при использовании стеклопластика.
Источник
Основными показателями свойств арматурной стали являются:
- Предел текучести (физический) σу, МПа.
- Для сталей, не имеющих физического предела текучести, определяется предел текучести (условный) σ0,2, МПа — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от длины участка образца. Определяют его тогда, когда при растяжении образца не обнаруживается ярко выраженного предела текучести (твердые стали).
- Временное сопротивление (предел прочности) σи, МПа.
- Относительное удлинение после разрыва ε — процентное отношение длины образца после разрыва к его первоначальной длине.
Проводя испытание образца, нагрузку на него увеличивают постепенно, ступенями. Начальную ступень нагружения следует принимать 5-10% от ожидаемой максимальной нагрузки. Каждая ступень должна составлять не более 20% от нормативной нагрузки. В конце каждой ступени увеличение нагрузки на образец приостанавливают. Под действием этой нагрузки образец находится не менее 10 мин. Доведя нагрузку до нормативного значения, образец выдерживается 30 мин. Эти выдержки необходимы для выяснения закономерности приращения перемещений и деформаций.
После достижения нагрузкой полуторной величины нормативного значения, дальнейшее увеличение ведут ступенями вдвое меньшими, давая после каждой ступени выдержку не менее 15 мин. Такой порядок дает возможность более точно установить величину предельной (разрушающей) нагрузки.
Деформации рекомендуется замерять приборами до достижения нагрузкой величины не более чем 1,25 от нормативной величины. После этого приборы снимаются. Это делается с целью избежания порчи приборов.
Начальная расчетная длина цилиндрических образцов из необработанной арматурной стали назначается равной десяти начальным (до испытания) диаметрам арматурного стержня.
Измерение начальной и конечной (длина расчетной части после разрыва образца) расчетных длин, а также диаметра необработанного образца производится с точностью 0,1 мм. До появления деформации образца перемещение подвижного захвата происходит без нарастания или с небольшим увеличением нагрузки, которая необходима для устранения зазора как в механизме машины, так и между образцами и захватами. Поэтому на диаграмме в самом начале испытания появляется сначала горизонтальный, а затем криволинейный участок. При начальной нагрузке, составляющей 10% от разрывного усилия, на образец наносят две риски. Расстояние между рисками является начальной расчетной длиной образца.
В продолжение всего испытания ведется наблюдение за поведением образца по диаграмме, вычерчиваемой записывающим прибором разрывной машины.
По оси ординат диаграммы откладываются напряжения σ, а по оси абсцисс относительные деформации образца ε, представляющие отношение удлинения образца к его первоначальной длине (рис. ниже). Криволинейный участок в начале диаграммы рассматривать не следует, поэтому продолжаем прямолинейный отрезок диаграммы до оси абсцисс и получаем точку О — начало диаграммы.
На диаграмме (рис. ниже) можно выделить три участка работы стали: 1 — участок упругой работы; 2 — участок пластической работы; 3 — участок упруго-пластической работы. В большинстве простейших расчетов считается, что сталь работает в пределах первого участка упруго, т. е. напряжения в элементах ограничиваются пределом текучести — σу. Соответственно, нормативные и расчетные сопротивления, необходимые для расчета конструкций, принимаются по пределу текучести.
Диаграмма растяжения мягкой стали
Прямолинейный участок 1 диаграммы (деформации растут пропорционально напряжениям о) переходит в кривую (небольшой отрезок между участками 1 и 2), т. е. деформации растут быстрее увеличения нагрузки, а от начальной точки («критической точки») участка 2 деформации увеличиваются без увеличения нагрузки (материал «течет»).
При напряжениях, близких к временному сопротивлению σи, продольные и поперечные деформации концентрируются в наиболее слабом месте, и в образце образуется шейка. Площадь поперечного сечения в шейке интенсивно уменьшается, что приводит к увеличению напряжений в месте сужения. В связи с этим, несмотря на то что нагрузка на образец снижается, в месте образования шейки нарушаются силы межатомного сцепления и происходит разрыв.
Напряжения (рис. выше) получают путем деления нагрузки на первоначальную площадь сечения. Истинная диаграмма растяжения (при напряжениях с учетом уменьшения площади сечения) не имеет нисходящей части.
При проведении опытов на растяжение площадь поперечного сечения стержней периодического профиля с необработанной поверхностью можно определить по формуле
A0 = G/γstL = G/0,0785L
где G — вес образца стержня периодического профиля, Н; L —длина образца, см.
Площадка текучести свойственна сталям с содержанием углерода 0,1-0,3%. При меньшем значении углерода перлитовых включений мало, отчего отсутствует сдерживающее влияние на развитие сдвигов в зернах феррита.
В высокопрочных сталях при большом числе включений развитие сдвигов полностью блокируется и явно выраженная площадка текучести отсутствует, т. е. материал не имеет физического предела текучести, необходимо определить величину условного предела текучести как напряжения, соответствующего остаточному удлинению Δε0,2 = 0,2% ε, где ε — удлинение образца.
Условный предел текучести для такой стержневой арматуры σ0,2 устанавливается по остаточному удлинению, равному 0,2%, и должен составлять не менее 80% браковочного значения предела прочности для каждого вида арматуры (рис. ниже). Откладывая величину Δε0,2 в соответствующем масштабе на оси абсцисс диаграммы растяжения, проводим наклонную линию ВС параллельно ОА до пересечения с кривой растяжения. Точка В определяет нагрузку σ0,2, соответствующую условному пределу текучести.
Диаграмма растяжения стали, не имеющей площадки текучести
За площадкой текучести кривая (рис. выше) опять идет вверх, нагрузка снова начинает расти и в самой верхней точке достигает своего наибольшего значения (σмакс — разрушающая нагрузка), после чего вновь уменьшается до момента разрыва образца.
Относительное удлинение вычисляется по формуле
ε = Lk-L / L = 100%
где Lk — длина образца после разрыва (конечная длина), мм; L — расчетная начальная длина образца, мм.
Чтобы измерить длину образца после разрыва, обе его части складываются по длине и штангенциркулем измеряют расстояние между рисками, соответствующими принятой расчетной длине.
Помимо основных характеристик σy, σu, ε, определяемых по результатам испытаний на растяжение, важными показателями арматурных сталей являются отношения предела текучести к временному сопротивлению и предела пропорциональности к пределу текучести.
Отношение σy/σu характеризует резерв прочности стали. В арматурных сталях обычной и повышенной прочности это отношение близко к 0,6, что свидетельствует о достаточно большом резерве работы материала и позволяет использовать в широких пределах пластические свойства стали. Для высокопрочных арматурных сталей предел текучести близок к временному сопротивлению σ0,2/σu=О,8-0,9, что ограничивает использование работы материала в упругопластической стадии.
Модуль упругости арматурной стали Es. Так как арматурная сталь работает в упругопластических условиях, расчетные значения модуля деформации (упругости) ее принимают равными их нормативным значениям или в,зависимости от класса арматурной стали по таблице ниже.
Модули упругости арматурной стали, МПа
Класс арматуры | А240, А300, А400, А500, А600, А800, А1000, В500, Bp 1200, Вр1300, Вр1400, Bp1500 | К1400, К1500 |
Модуль упругости Es | 200 000 | 180 000 |
Физико-механические свойства арматуры зависят от химического состава сталей, способа производства и обработки.
Основные механические свойства арматурных сталей характеризуются диаграммой «напряжения-деформации», получаемой при испытании образцов на растяжение. Все арматурные стали по характеру диаграмм «σ-ε» можно подразделить на следующие виды:
- стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали);
- стали с неявно выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали);
- стали с линейной зависимостью «σ-ε» почти до разрыва (высокопрочная проволока).
В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации учитываются и другие свойства арматурных сталей: свариваемость, реологические свойства, динамическое упрочнение и др.
Свариваемость — это способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин, каверн и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные, малоуглеродистые и низколегированные стали.
Реологические свойства характеризуются ползучестью и релаксацией.
Ползучесть проявляется при больших напряжениях и высоких температурах.
Релаксация зависит от химического состава стали, технологии изготовления, напряжения, температуры и др.
Усталостное разрушение наблюдается при действии многократно повторяющейся нагрузки при пониженном сопротивлении и носит хрупкий характер.
Динамическое упрочнение имеет место при действии кратковременных (t < 1 с) динамических нагрузок.
Источник
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
7.37 Нормативные значения прочности арматуры гарантируют с обеспеченностью не менее 0,95, нормативные значения деформационных характеристик принимают равными их средним значениям.
Основной прочностной характеристикой стержневой арматуры при растяжении (сжатии) является нормативное значение сопротивления Rsn, равное значениям физического предела текучести или условного, соответствующего остаточному удлинению, равному 0,2 %.
Для гладкой проволочной арматуры класса В по ГОСТ 7348 и арматурных канатов К7 по ГОСТ 13840 в качестве нормативного значения сопротивления принимаются напряжения, соответствующие 0,95 условного предела текучести; для проволоки периодического профиля класса Вр по ГОСТ 7348 — 0,9 условного предела текучести.
Указанные характеристики определяют по действующим стандартам на арматурные стали.
Расчетные прочностные характеристики арматуры на растяжение (расчетные сопротивления) определяют делением нормативных значений на соответствующий коэффициент надежности по материалу (устанавливаемый в зависимости от вида и класса арматуры, группы предельных состояний) и умножением на коэффициент условий работы по назначению.
Для предельных состояний первой группы коэффициенты надежности по материалу приведены в таблице 7.15; коэффициенты условий работы по назначению принимают равными: для железнодорожных мостов — 0,90, для автодорожных мостов — 0,95. Для предельных состояний второй группы коэффициенты надежности по материалу и коэффициенты условий работы принимают равными 1,0.
Расчетные сопротивления растяжению арматурных сталей следует принимать по таблице 7.16.
7.38 Расчетные сопротивления сжатию арматуры Rsc, Rpc принимают равными расчетным сопротивлениям растяжению Rs, Rp, но не более 400 МПа при действии кратковременной нагрузки и 500 МПа при действии остальных нагрузок — для всех видов арматуры, включая напрягаемую, имеющую сцепление с бетоном, и нулю — для напрягаемой арматуры, не имеющей сцепления.
Таблица 7.15
| Вил, класс и диаметр арматуры | Коэффициент надежности по материалу при расчете по предельным состояниям первой группы |
| 1 Ненапрягаемая стержневая: | |
| А240; А300 | 1,05 |
| Ас300; А400, диаметр 10-40 мм | 1,07 |
| А400, диаметр 6-8 мм | 1,10 |
| 2 Напрягаемая стержневая: | |
| горячекатаная: | |
| А600 | 1,20 |
| А800 | 1,25 |
| термически упрочненная: | |
| Ат800, диаметр 10-14 мм | 1,15 |
| диаметр 16-28 мм | 1,25 |
| Ат1000, диаметр 10-14 мм | 1,20 |
| диаметр 16 мм | 1,25 |
| 3 Напрягаемая проволочная гладкая В и периодического профиля Вр | 1,20 |
| 4 Арматурные канаты К7 | 1,20 |
| 5 Стальные канаты со спиральной или двойной свивкой и закрытые | 1,25 |
Таблица 7.16
| Класс арматурной стали | Диаметр, мм | Расчетные сопротивления растяжению при расчетах по предельным состояниям первой группы Rs и Rp, МПа, для мостов и труб | |
| железнодорожных | автодорожных и городских | ||
| 1 Ненапрягаемая стержневая: | |||
| а) гладкая А240 | 6-40 | ||
| б) периодического профиля: | |||
| А300 | 10-40 | ||
| А400 | 6 и 8 | ||
| 10-40 | |||
| 2 Напрягаемая стержневая: | |||
| а) горячекатаная: | |||
| А600* | 10-32 | ||
| А800 | 10-32 | ||
| б) термически упрочненная: | |||
| Ат600 | 10-28 | — | |
| Ат800 | 10-14 | — | |
| 16-28 | — | ||
| Ат1000 | 10-14 | — | |
| — | |||
| 3 Высокопрочная проволока: | |||
| а) гладкая: | |||
| В1500 | |||
| В1400 | |||
| В1400 | |||
| В1300 | |||
| В1200 | |||
| б) периодического профиля: | |||
| Вр1500 | |||
| Вр1400 | |||
| Вр1400 | |||
| Вр1200 | |||
| 4 Арматурные канаты: | |||
| K7-1500 | |||
| К7-1500 | |||
| К7-1400 | |||
| 5 Стальные канаты: | По соответствующим стандартам | 0,54 Rrpn | 0,57 Rrpn |
| со спиральной свивкой с двойной свивкой закрытые | |||
| * При смешанном армировании стержневую горячекатаную арматуру класса А600 допускается применять в качестве ненапрягаемой арматуры. |
Коэффициенты условий работы арматуры
7.39 При расчете арматуры на выносливость расчетные сопротивления арматурной стали растяжению для ненапрягаемой Rsf и напрягаемой Rpf арматуры следует определять по формулам:
| Rsf = mas1Rs = ερs βρwRs; | (7.4) |
| Rpf = map1Rp = ερp βρwRp, | (7.5) |
где mas1, map1 — коэффициенты условий работы арматуры, учитывающие влияние многократно повторяющейся нагрузки;
Rs, Rp — расчетные сопротивления арматурной стали растяжению, принимаемые по таблице 7.16;
ερs, ερp — коэффициенты, зависящие от асимметрии цикла изменения напряжений в арматуре ρ = σmin/σmax, приведены в таблице 7.17;
βρw — коэффициент, учитывающий влияние на условия работы арматурных элементов наличия сварных стыков или приварки к арматурным элементам других элементов, приведен в таблице 7.18.
Таблица 7.17
| Класс (виды или особенности) применяемой арматурной | Значения коэффициентов ερs.и ερp при ρ | ||||||||
| -1 | -0,5 | -0,2 | -0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,35 | ||
| Коэффициент ερs | |||||||||
| А240 | 0,48 | 0,61 | 0,72 | 0,77 | 0,81 | 0,85 | 0,89 | 0,97 | |
| А300 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,63 | 0,67 | 0,70 | 0,74 | 0,81 | 0,83 |
| А300 (Ас-II) | — | — | 0,67 | 0,71 | 0,75 | 0,78 | 0,82 | 0,86 | 0,88 |
| А400 | 0,32 | 0,40 | 0,48 | 0,51 | 0,54 | 0,57 | 0,59 | 0,65 | 0,67 |
| Коэффициент ερp | |||||||||
| А600 (без стыков или со стыками, выполненными контактной сваркой с механической зачисткой) | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| В или пучки из нее | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Вp или пучки из нее | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Канаты К7 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
Окончание таблицы 7.17
| Класс (виды или особенности) применяемой арматурной стали | Значения коэффициентов ερs.и ερp при ρ | |||||||
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | |
| Коэффициент ερs | ||||||||
| А240 | ||||||||
| А300 | 0,87 | 0,94 | ||||||
| А300 (Ас-II) | 0,90 | 0.92 | 0,94 | |||||
| А-400 | 0,70 | 0,75 | 0,81 | 0,90 | 0,95 | |||
| Коэффициент ερp | ||||||||
| А600 (без стыков или со стыками, выполненными контактной сваркой с механической зачисткой) | 0,38 | 0,49 | 0,70 | 0,78 | 0,85 | 0,91 | 0,94 | 0,96 |
| В или пучки из нее | — | — | — | — | 0,85 | 0,97 | ||
| Вр или пучки из нее | — | — | — | — | 0.78 | 0,82 | 0,87 | 0,91 |
| Канаты К7 | — | — | — | — | 0,78 | 0,84 | 0,95 | |
| Примечания 1 Для стальных канатов со спиральной или двойной свивкой и закрытых при ρ ≥ 0,85 коэффициент ερp, можно принимать равным единице, а при ρ < 0,85 — устанавливать по 8.58, относящимся к расчету на выносливость канатов висячих, вантовых и предварительно напряженных стальных пролетных строений. 2 Для промежуточных значений ρ коэффициенты ερs и ερp, следует определять по интерполяции. |
7.40 При расчете растянутой поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) в наклонных сечениях на действие поперечной силы к расчетным сопротивлениям растяжению арматурной стали, указанным в таблице 7.16, вводятся коэффициенты условий работы арматуры:
ma4 = 0,8 — для стержневой арматуры;
mа4 = 0,7 — для арматуры из высокопрочной проволоки, арматурных канатов К7 и стальных канатов со спиральной и двойной свивкой и закрытых.
Если в сварных каркасах диаметр хомутов из арматурной стали класса А400 менее 1/3 диаметра продольных стержней, то учитываемые в расчете на поперечную силу напряжения в хомутах не должны превышать, МПа:
245 — при диаметре хомутов 6 и 8 мм;
255 — то же, 10 мм и более.
Таблица 7.18
| Тип сварного соединения | Коэффициент асимметрии цикла ρ | Коэффициент βρw для стержневой арматуры диаметром 32 мм и менее для арматурной стали классов | ||
| А240 | A300 | А400 | А600 | |
| Сварка контактным способом (без продольной зачистки) | 0,75 | 0,65 | 0,60 | — |
| 0,2 | 0,85 | 0,70 | 0,65 | — |
| 0,4 | 0,80 | 0,75 | 0,75 | |
| 0,7 | 0,90 | 0,75 | 0,75 | |
| 0,8 | 0,75 | 0,80 | ||
| 0,9 | 0,85 | 0,90 | ||
| Сварка ванным способом на удлиненных накладках-подкладках | 0,75 | 0,65 | 0,60 | — |
| 0,2 | 0,80 | 0,70 | 0,65 | — |
| 0,4 | 0,90 | 0,80 | 0,75 | — |
| 0,7 | 0,90 | 0,90 | 0,75 | — |
| 0.8 | 0,75 | — | ||
| 0,9 | 0,85 | — | ||
| Контактная точечная сварка перекрещивающихся стержней арматуры и приварка других стержней, сварка на парных смещенных накладках | 0,65 | 0,65 | 0,60 | — |
| 0,2 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | — |
| 0.4 | 0,75 | 0,75 | 0,65 | — |
| 0,7 | 0,90 | 0,90 | 0,70 | — |
| 0,8 | 0,75 | — | ||
| 0,9 | 0,85 | — | ||
| Примечания 1 Если диаметры стержневой растянутой арматуры свыше 32 мм, то значения βρw следует уменьшить на 5 %. 2 Если значения ρ < 0, то значения βρw следует принимать такими же, как при ρ = 0 3 Для растянутой арматурной стали класса А600, стержни которой имеют сварные стыки, выполненные контактной сваркой с последующей продольной зачисткой, следует принимать βρw = 1. 4 При промежуточных значениях ρ коэффициенты βρw следует определять по интерполяции. |
7.41 Для арматурной стали классов А600 и А800 при применении стыков, выполненных контактной сваркой без продольной механической зачистки, и стыков на парных смещенных накладках к расчетным сопротивлениям растяжению, указанным в таблице 7.16, вводится коэффициент условий работы арматуры ma5 = 0,9.
Для арматурной стали классов А240, А300 и А400 при наличии стыков, выполненных контактной сваркой, ванным способом на удлиненных или коротких подкладках, на парных смещенных накладках, расчетные сопротивления растяжению следует принимать такими же, как для арматурной стали, не имеющей стыков.
7.42 При расчете по прочности нормальных сечений в изгибаемых конструкциях для арматурных элементов (отдельных стержней, пучков, канатов), расположенных от растянутой грани изгибаемого элемента на расстоянии более чем 1/5 высоты растянутой зоны сечения, к расчетным сопротивлениям арматурной стали растяжению допускается вводить коэффициенты условий работы арматуры
| (7.6) |
где (h — х) — высота растянутой зоны сечения;
а ≥ 0,2 (h — x) — расстояние оси растянутого арматурного элемента от растянутой грани сечения.
7.43 При перегибе стальных канатов со спиральной или двойной свивкой вокруг анкерных полукруглых блоков диаметром D менее 24d (d — диаметр каната) к расчетным сопротивлениям канатов растяжению при расчетах на прочность должны вводиться коэффициенты условий работы канатов ma10, которые при отношениях D/d от 8 до 24 допускается определять по формуле
| ma10 = 0,7 + 0,0125 D/d ≤ 1. | (7.7) |
При перегибах вокруг блоков диаметром D менее 8d коэффициенты условий работы канатов следует назначать по результатам опытных исследований.
7.44 При расчетах по прочности оцинкованной высокопрочной гладкой проволоки класса В диаметром 5 мм к расчетным сопротивлениям проволоки растяжению по таблице 7.16 следует вводить коэффициенты условий работы арматуры ma11, равные:
0,94 — при оцинковке проволоки по группе С, отвечающей среднеагрессивным условиям среды;
0,88 — то же, по группе Ж, отвечающей жесткоагрессивным условиям среды.
7.45 На всех стадиях работы железобетонной конструкции, на которых арматура не имеет сцепления с бетоном, арматура, не имеющая сцепления с бетоном, должна удовлетворять требованиям по предельным состояниям первой группы, включая требования по расчету на выносливость, и второй группы, предъявляемым в соответствии с разделом 8.
При расчетах на прочность напрягаемых элементов на осевое растяжение на стадии создания в конструкции предварительного напряжения,. а также на стадии монтажа до объединения арматуры с бетоном (омоноличивание напрягаемой арматуры) следует применять расчетные сопротивления арматурной стали растяжению с коэффициентами условий работы, равными:
1,10 — для стержневой арматурной стали, а также арматурных элементов из высокопрочной проволоки;
1,05 — для арматурных канатов класса К7, а также стальных канатов со спиральной и двойной свивкой и закрытых.
При этом, если проектом предусмотрен контроль процесса натяжения механическим способом (по манометру) и по вытяжке, коэффициент надежности по нагрузке разрешается принимать равным 1,0.
Для отдельных видов напрягаемой арматуры и конкретных производителей, при соответствующем технико-экономическом обосновании и при условии проведения соответствующих испытаний, регламентируемых 7.33, разрешается применять иные коэффициенты, больше указанных выше, но такие, чтобы расчетные сопротивления на этих стадиях не превышали 80 % временного, но не выше нормативного сопротивления растяжению. При этом коэффициент надежности по нагрузке при определении усилий в напрягаемой арматуре принимается равным 1,10 и может быть понижен до значения 1,05 при условии, что проектом предусмотрен двойной контроль и допускаемое отклонение фактических значений усилия и вытяжки от проектных отличается не более 5 % для каждого напрягаемого элемента или группы элементов при групповом натяжении.
Расчетные характеристики для стальных изделий
1.46 Для стальных изделий железобетонных мостов и труб, представляющих отдельные их конструктивные детали (опорные части, элементы шарниров и деформационных швов, упорные устройства и т.д.). и для стальных закладных изделий из листового и фасонного проката расчетные сопротивления следует принимать такими же, как для элементов стальных конструкций мостов (см. раздел 8).
Расчетные сопротивления для арматурных стержней, анкеруемых в бетоне, следует принимать в соответствии с указаниями, относящимися к арматуре.
Характеристики деформативных свойств арматуры и отношение модулей упругости
7.47 Предельные значения относительных деформаций растянутой арматуры (при расчетах по предельным деформациям) следует принимать равными:
— для ненапрягаемой арматуры — 0,025;
— для напрягаемой арматуры — 0,015.
Значения модуля упругости арматуры следует принимать по таблице 7.19.
Таблица 7.19
| Класс (вид) арматурной стали | Модуль упругости, МПа, арматуры | |
| ненапрягаемой Es | напрягаемой Еp | |
| А240, А300 | 2,1·105 | — |
| А400 | 2,0·105 | — |
| А600, А800, А1000 | — | 1,9·105 |
| Проволока классов В, Вр | — | 2,0·105 |
| Пучки из параллельных проволок классов В, Вр | — | 1,9·105 |
| Арматурные канаты класса К7 | — | 1,95·105 |
| Пучки из арматурных канатов класса К7 | — | 1,95·105 |
| Стальные канаты: | ||
| спиральные и двойной свивки | — | 1,7·I05 |
| закрытые | — | 1,6·105 |
7.48 Во всех расчетах элементов мостов, производимых по формулам упругого тела, кроме расчетов мостов с ненапрягаемой арматурой на выносливость и на трещиностойкость следует использовать отношения модулей упругости n1 (Es/Eb или Ер/Eb), определяемые по значениям модулей, приведенным для арматуры в таблице 7.19 и для бетона в таблице 7.11.
При расчетах элементов мостов с ненапрягаемой арматурой на выносливость и на трещиностойкость, при определении напряжений и геометрических характеристик приведенных сечений площадь арматуры учитывается с коэффициентом отношения модулей упругости n‘, при котором учитывается виброползучесть бетона. Значения n‘ следует принимать при бетоне классов:
В20…………………………………………………………………. 22,5;
В22,5 и В25……………………………………………………… 20;
В27,5………………………………………………………………. 17;
В30 и В35………………………………………………………… 15;
В40 и выше……………………………………………………… 10.
Источник