Определение прочностных характеристик арматуры реферат
Обновлено: 05.07.2024
Стали с ярко выраженной площадкой текучести принято называть “мягкими”. Основным показателем прочности мягких сталей считают физический предел текучести σy (что соответствует и классу арматуры – её нормативному сопротивление растяжению Rsn =σy – это основной показатель прочности “мягких” сталей).
За площадкой текучести такие стали снова приобретают свойство повышать сопротивление с ростом деформаций – наступает так называемая стадия самоупрочнения стали (до высшей точки диаграммы – участок ВГ), относительные деформации удлинения при этом в зависимости от класса сталей увеличиваются до 15…25%.
Способность “мягких” сталей к самоупрочнению используется для изготовления упрочненной вытяжкой арматуры АIIIв (повторяющееся предварительное натяжение арматуры до напряжения σк > σy обеспечивает выбор пластических деформаций, повышение предела текучести при каждом последующем загружении, а следовательно, повышение нормативного сопротивления Rsn).
Наивысшая точка графика соответствует условной величине предела прочности – временному сопротивлению разрыву стали σu. За этой точкой происходит местное сужение образца (появляется так называемая шейка) и разрыв.
Стали классов АIIIв и ВрI условно относят к мягким сталям.
За условный предел упругости принимают напряжение, при котором возникают остаточные относительные деформации, равные ε=0,02% от предельных остаточных деформаций. Это напряжение обозначают σ0,02.
За условный предел текучести σ0,2 принимают напряжение, соответствующее остаточным деформациям величиной ε= 0,2%.
Основным показателем прочности “твердых” сталей является временное сопротивление разрыву σu.
Класс арматуры и нормативная величина сопротивления растяжению определяются величиной σ0,2 для стержневой арматуры, т.е. Rsn = σ0,2.
Упрочненная волочением проволочная арматура имеет минимальные деформации при разрыве ε=4% и класс назначается по величине временного сопротивления разрыву, т.е. Rsn=0,75*σu, т.к. деформируется практически упруго и затруднено определение даже условных характеристик.
Расчетные сопротивления арматуры растяжению определяются: Rs=γi Rsn/γs, где γs≥1,1 и γs=1,0 – коэффициент надежности по арматуре для 1-ой и 2-ой групп предельных состояний соответственно; γi – коэффициенты условий работы.
В расчетах также учитываются:
Расчетное сопротивление арматуры сжатию Rsс≤400 МПа (400 МПа= ε*Е= 2*10 -3 *2*10 5 , где Е= σ/ ε=(1,8…2,1) *10 5 МПа – модуль упругости стали, зависит от класса стали), что определяется предельной сжимаемостью бетона, т.к. после раздробления бетона в сжатом элементе или зоне сечения учет работы на сжатие гибких стержней не имеет смысла.
АРМАТУРА СТЕРЖНЕВАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Вихретоковый метод контроля прочностных характеристик
Bar reinforcement for reinforced concrete structures. Eddy-current method of strength properties control
Дата введения 1995-01-01
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом строительных конструкций (НИИСК) и Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ)
2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации и техническому нормированию в строительстве (МНТКС) 10 ноября 1993 г.
За принятие проголосовали:
Наименование органа государственного управления строительством
Госстрой Азербайджанской Республики
Госупрархитектуры Республики Армения
Госстрой Республики Беларусь
Минстрой Республики Казахстан
Госстрой Кыргызской Республики
Минархстрой Республики Молдова
Госстрой Республики Таджикистан
Госкомархитектстрой Республики Узбекистан
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт распространяется на стержневую горячекатаную и термомеханически упрочненную арматурную сталь гладкую и периодического профиля диаметрами 6-40 мм, предназначенную для армирования железобетонных конструкций, и устанавливает вихретоковый метод контроля ее прочностных характеристик (временного сопротивления, физического или условного предела текучести).
Данный метод применяют для входного контроля арматурной стали при изготовлении сборных и возведении монолитных железобетонных конструкций наряду с ГОСТ 12004, а также при необходимости сортировки арматуры по ее прочностным характеристикам.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.326-89* ГСИ. Метрологическая аттестация средств измерений
ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ 10884-81* Сталь арматурная термомеханически и термически упрочненная периодического профиля. Технические условия
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 10884-94, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение.
В настоящем стандарте применяют следующие термины;
3.1 Временное сопротивление разрыву - наибольшее напряжение растяжению, предшествующее разрушению арматуры.
3.2 Физический предел текучести - напряжение растяжению, при котором арматурный стержень (образец) деформирует без заметного увеличения прикладываемого усилия.
3.3 Условный предел текучести - напряжение, при котором условно-мгновенная пластическая деформация арматуры достигает 0,2% расчетной длины по тензометру.
3.4 Градуировочная зависимость - установленная зависимость (в виде таблицы или графика перевода) между информативным параметром и контролируемыми прочностными характеристиками арматуры.
3.5 Информативный параметр - измеряемый прибором параметр, для которого установлена зависимость между этим параметром и контролируемыми прочностными характеристиками арматуры.
4 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Вихретоковый метод контроля прочностных характеристик арматурной стали (далее - вихретоковый метод) основан на принципе изменений параметров вихретокового преобразователя, вызванных внесением в его электромагнитное поле стержня арматуры.
4.2 Прочностные характеристики арматурной стали (временное сопротивление разрыву, физический или условный предел текучести) определяют на основе экспериментально установленных градуировочных зависимостей между информативными параметрами вихретокового метода и контролируемыми прочностными характеристиками арматуры.
4.3 В качестве информативных параметров вихретокового метода используют амплитудные, фазовые, частотные, временные и другие параметры сигналов вихретокового преобразователя, для которых в отдельности или в их комбинации установлена зависимость с контролируемыми прочностными характеристиками арматурной стали.
4.4 Градуировочную зависимость между измеряемыми информативными параметрами и контролируемыми прочностными характеристиками арматуры или методику установления этой градуировочной зависимости принимают для соответствующего вида арматурной стали и ее диаметров по руководству по эксплуатации средств контроля.
5 СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
5.1 Для определения прочностных характеристик арматурной стали применяют прибор ВФ-10ПР (технические характеристики приведены в приложении А) или иные средства контроля, удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта.
5.2 Прочностные характеристики арматуры определяют либо непосредственно по показаниям прибора (на основе градуировочной зависимости, введенной в прибор при его изготовлении или вводимых в него в процессе проведения контроля), либо путем вычисления по измеренным информативным параметрам и установленным градуировочным зависимостям (4.4).
5.3 Выбор средств контроля производят исходя из приведенных в руководстве по их эксплуатации показателей:
а) вида и диапазона диаметров контролируемой арматурной стали;
б) минимальной длины образца или максимальной длины стержней контролируемой арматуры;
в) диапазона значений измеряемых прочностных характеристик арматуры и погрешности их определения (при измерении этих характеристик непосредственно по показаниям прибора);
г) измеряемого информативного параметра вихретокового метода (4.3), диапазона значений этого параметра и погрешности его определения, а также установленных градуировочных зависимостей (4.4) для вычисления прочностных характеристик контролируемой арматурной стали по данному информативному параметру (для средств контроля, в которых предусмотрено измерение этого информативного параметра).
5.4 Средства контроля должны обеспечивать определение прочностных характеристик арматурной стали соответствующего вида и диаметров с относительной погрешностью не более ±10%.
Значение относительной погрешности контроля, установленное экспериментально для арматурной стали соответствующего вида, принимают по руководству по эксплуатации средства контроля.
5.5 Средства контроля допускается использовать, если они прошли аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.326, что удостоверено свидетельством о метрологической аттестации.
5.6 В процессе эксплуатации средства контроля должны проходить периодические поверки, которые проводят в соответствии с указаниями в акте метрологической аттестации данного средства контроля.
Межповерочный срок между двумя последовательными поверками принимают по эксплуатационной документации средства контроля.
После ремонта средств контроля необходимо проведение внеочередных их поверок.
6 ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ К ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЯ
6.1 При подготовке к проведению контроля, исходя из вида и диаметров контролируемой арматурной стали и ожидаемых значений ее прочностных характеристик, выбирают:
- шкалу или диапазон показаний применяемого прибора - при измерении прочностных характеристик арматуры непосредственно по показаниям прибора;
- информативный параметр и диапазон его значений - при вычислении прочностных характеристик арматуры по измеренным значениям информативного параметра и установленным градуировочным зависимостям.
6.2 Шкалу применяемого прибора выбирают исходя из условия, что ожидаемые значения измеряемых показателей должны составлять 20-80% от максимального значения выбранной шкалы прибора.
Шкалу измерения прибора или диапазон значений информативных параметров указывают в журнале контроля прочностных характеристик арматуры.
6.3 Прочностные характеристики арматурной стали контролируют непосредственно на отдельных стержнях арматуры длиной до 13,5 м или на образцах длиной не менее 200 мм с необработанной поверхностью арматуры.
Длину образцов следует принимать исходя из обеспечения указанных в руководстве по эксплуатации средства контроля требований, позволяющих учесть влияние краевого эффекта и диаметра контролируемой арматуры на результаты измерений.
6.4 Отбор стержней для контроля прочностных характеристик арматуры производят от разных пачек арматурной стали одной партии.
При контроле по образцам их следует отбирать от разных стержней, взятых из разных пачек арматурной стали одной партии.
6.5 При входном контроле число испытываемых стержней или образцов от каждой партии арматурной стали должно соответствовать установленному стандартами и техническими условиями на эту арматурную сталь и быть не менее шести.
6.6 При контроле арматурной стали, не имеющей документа о ее качестве или показатели которой не соответствуют указанным в документе о качестве, число испытываемых стержней или образцов должно быть удвоено по сравнению с указанным в 6.5.
6.7 При необходимости сортировки арматурной стали по прочностным характеристикам или арматурной стали разных классов прочности число испытываемых стержней или образцов должно быть не менее 12, от каждой пачки - не менее 6.
При сортировке напрягаемой арматуры число испытываемых стержней или образцов рекомендуется увеличивать для гарантии прочностных характеристик каждого стержня.
6.8 Перед проведением контроля выполняют проверку используемого прибора в соответствии с руководством по его эксплуатации.
7 ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ
7.1 Контроль прочностных характеристик арматуры проводят в следующей последовательности:
- испытываемый стержень или образец укладывают на подкладки из диэлектрического материала на расстоянии 20-50 см от основания и не менее 1 м от других стержней;
- на стержне (образце) располагают измерительный вихретоковый преобразователь;
- между стержнем (образцом) и измерительным вихретоковым преобразователем устанавливают соответствующие диаметру испытываемой арматуры диэлектрические втулки или прокладки, обеспечивающие центровку преобразователя относительно продольной оси стержня (образца), равномерный зазор между ними и их фиксацию;
- производят не менее трех замеров прочностных характеристик арматуры или информативного параметра по каждому стержню (образцу).
Определение прочностных свойств железобетонных конструкций. Исследование влияния упрочнения одноосным растяжением на прочностные характеристики арматурных сталей. Оценка поведения внутренних слоев арматурных сталей при разрушении одноосным растяжением.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.05.2017 |
| Размер файла | 111,3 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
К вопросу о влиянии геометрических размеров на прочностные характеристики арматурных сталей
Косенко Е.Е., Косенко В.В., Черпаков А.В. РГСУ, г. Ростов-на-Дону, НИИМиПМ, ЮФУ, г. Ростов-на-Дону
Способность железобетонных конструкций выполнять требуемые функции в течение длительного времени при эксплуатации в разных условиях определяет сочетание свойств арматуры и бетона. Определение прочностных свойств железобетонных конструкций, каким либо одним методом невозможно, поэтому при расчетах, помимо общих факторов, влияющих на образцы, пользуются вероятностными методами с использованием расчетных характеристик арматуры и бетона. В основу таких расчетов ложится изменчивость свойств материалов и обобщается изменчивость свойств остальных факторов (усилие преднапряжения стержней, геометрические характеристики сечений, условия работы конструкций и т. д.). Значительный запас прочности железобетонных конструкций определяет свойства материалов, заложенные ещё на стадии производства, приобретающие в итоге количественное расчетное значение.
Ранее проведенные работы [1, 2, 3] показали, что при исследовании механических характеристик арматурных сталей руководствуются показателями натурных образцов. Значения механических характеристик определены в сечении арматурных сталей классов А500С и Ат800, с использованием стандартных методов контроля (измерение твердости по Виккерсу) и методом ударного вдавливания индентора. Эти исследования показали, что у образцов арматуры, находящихся в состоянии поставки и упрочненных одноосным растяжением до различных уровней выше значений предела текучести (уровни упрочнения выражены коэффициентом упрочнения Ку, представляющим собой отношение действующего напряжения к физическому или условному пределу текучести) отмечается значительное рассеивание значений твердости, что объясняется неоднородной структурой сечения арматуры классов А500С и Ат800. [4, 5]
Такое распределение твердости характерно для арматурных сталей, прошедших термомеханическое упрочнение и получивших, в результате этого, комбинированную структуру сечения, на формирование которой оказывают влияние химический состав и способ изготовления. Ввиду того, что нас интересует арматура классов А500С и Ат800, рекомендуемая СТО АСЧМ 7- 93, ТУ 14- 1- 5254- 94 и ГОСТ 10884-94 для использования в железобетонных конструкциях в качестве преднапрягаемой, основное внимание в проведенных исследованиях уделено именно этим классам арматуры.
Учитывая то, что в составе железобетонной конструкции арматура испытывает растягивающие воздействия, при исследовании упругопластической области необходимо определить диаграммы растяжения различных зон в сечении арматуры. Эти исследования легли в основу экспериментов, для которых изготовили образцы с выточкой на токарном станке, из арматуры в состоянии поставки и упрочненной одноосным растяжением до различных уровней, двух типов. Таким образом, у первого типа образцов диаметр в месте выточки составил 10 мм (образцы для определения диаграммы растяжения арматуры без влияния концентраторов напряжений в виде периодического профиля), у второго - диаметр в месте выточки составил 6 мм (образцы для определения диаграмм растяжения центрального слоя арматуры). Выточку производили по центру образцов длиной 100 мм. Разрушали образцы на разрывной машине ИР- 200. Результаты эксперимента представлены на рис. 1. У образцов с выточкой (диаметром 10 мм) значение механических характеристик несколько выше в сравнении с натурными образцами, что видно из расположения диаграмм (рис. 1). Это указывает на то, что концентраторы напряжения в виде периодического профиля оказывают определенное влияние на свойства арматуры, незначительно снижая их при растяжении. Образцы с выточкой (диаметром 6 мм) выявили более низкие значения предела текучести в сравнении с натурными образцами. После упрочнения одноосным растяжением (рис. 2) повышаются значения пределов текучести у натурных образцов: арматуры класса А500С на 6 %, у арматуры класса Ат800 - на 9 % и снижаются деформативные характеристики арматуры: для А500С - до 3,2 %, для Ат800 до 2,6 %. Таким образом, после упрочняющего воздействия характер диаграмм рассматриваемых зон сечения не изменился, указывая на постоянство механизма распределения напряжений. Исследования показали наличие более высоких значений предела текучести поверхностного слоя арматуры в сравнении со значениями предела текучести натурных образцов, что позволяет упрочнять эти классы арматуры одноосным растяжением.
Рис. 1. Диаграммы растяжения арматурных сталей классов А500С (а) и Ат800 (б) в состоянии поставки: 1 - натурные образцы; 2 - образцы с выточкой диаметром 10 мм; 3 - образцы с выточкой диаметром 6 мм
арматурный сталь одноосный растяжение
На базе проведенных экспериментов определены предельные уровни упрочнения одноосным растяжением арматурных сталей классов А500С и Ат800, исходя из условия вязкого разрушения. Склонность к охрупчиванию оценивали по виду излома арматуры (волокнистый, кристаллический или смешанный) после ударного разрушения на маятниковом копре в соответствии с методикой, описанной в ГОСТ 4543 - 71. Допустимой величиной вязкой составляющей в изломе арматуры, исходя из инженерной практики, приняли 80 %.
Рис. 2. Диаграммы растяжения арматурных сталей классов А500С (а) и Ат800 (б) после упрочнения до Ку =1.15 ут: 1 - натурные образцы; 2 - образцы с выточкой диаметром 10 мм; 3 - образцы с выточкой диаметром 6 мм
Результаты представлены на рис. 3 в виде зависимости доли вязкой составляющей от коэффициента упрочнения.
По результатам фрактографического анализа после разрушающих испытаний установлено, что термомеханически упрочненные арматурные стали классов Ат800 и А500С склонности к охрупчиванию не обнаружили независимо от коэффициента упрочнения.
Арматура классов А500С и Ат800 имеют в изломе около 95 % вязкой составляющей.
Исследованиями, проведенными в последние годы, установлено, что стали можно характеризовать как склонные к хрупкому разрушению в случае сочетания низких значений пластических свойств (д и KCU) и доли вязкой составляющей в изломе.
В связи с этим арматурные стали классов А500С и Ат800 в рассмотренных условиях склонными к охрупчиванию не являются.
Такое поведение можно объяснить технологией производства арматуры, в результате которой создана сложная структура сечения, характеризующаяся бейнитной, с различным соотношением отпущенного мартенсита, цементита и остаточного аустенита - в поверхностном слое и феррито- перлитной - в сердцевине, что позволяет этим классам арматуры выдерживать значительные деформации без опасения перехода в хрупкое состояние.
Рис. 3.Влияние упрочнения одноосным растяжением на долю вязкой составляющей в изломе арматурных сталей: 1 - А500С; 2 - Ат800.
Значения прочностных и пластических свойств арматуры, соответствующих предельным значениям нагрузки, в виде упрочнения одноосным растяжением и достаточная доля вязкой составляющей в изломе, позволяют определить предельное напряжение исходя из условия вязкого разрушения (пред) по формуле:
где - коэффициент упрочнения, при котором приложенное напряжение имеет предельное значение.
Для контроля пред используем предельные значения ударной вязкости KCUпред и относительного удлинения пред, соответствующие величине Ку.пред. Ввиду рассеивания механических характеристик арматурных сталей необходимо руководствоваться их минимальными значениями. Минимальную величину (пред) определим из выражения:
где т.min - минимальное значение предела текучести.
Таблица 1 Прочностные характеристики арматурных сталей
Данные измерений на разрывной машине ИР- 200 т в, МПа
6.2.7 Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению Rs,n, принимаемое в зависимости от класса арматуры по таблице 6.13.
6.2.8 Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs определяют по формуле:
где γs — коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным 1,15 для предельных состояний первой группы и 1,0 — для предельных состояний второй группы.
Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs приведены (с округлением) для предельных состояний первой группы в таблице 6.14, второй группы — в таблице 6.13. При этом значения Rs,n для предельных состояний первой группы приняты равными наименьшим контролируемым значениям по соответствующим стандартам.
| Класс арматуры | Номинальный диаметр арматуры, мм | Нормативные значения сопротивления растяжению Rs,n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs,ser, МПа |
| А240 | 6 — 40 | 240 |
| А400 | 6 — 40 | 400 |
| А500 | 10 — 40 | 500 |
| А600 | 10 — 40 | 600 |
| А800 | 10 — 32 | 800 |
| А1000 | 10 — 32 | 1000 |
| В500 | 3 — 16 | 500 |
| Вр500 | 3 — 5 | 500 |
| Вр1200 | 8 | 1200 |
| Вр1300 | 7 | 1300 |
| Вр1400 | 4; 5; 6 | 1400 |
| Вр1500 | 3 | 1500 |
| Вр1600 | 3 — 5 | 1600 |
| К1400 | 15 | 1400 |
| К1500 | 6 — 18 | 1500 |
| К1600 | 6; 9; 11; 12; 15 | 1600 |
| К1700 | 6 — 9 | 1700 |
Значения расчетного сопротивления арматуры сжатию Rsc принимают равными расчетным значениям сопротивления арматуры растяжению Rs, но не более значений, отвечающих деформациям укорочения бетона, окружающего сжатую арматуру: при кратковременном действии нагрузки — не более 400 МПа, при длительном действии нагрузки — не более 500 МПа.
Для арматуры классов В500 и А600 граничные значения сопротивления сжатию принимаются с понижающим коэффициентом условий работы. Расчетные значения Rsc приведены в таблице 6.14.
| Класс арматры | Значения расчетного сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа | |
| растяжению Rs | сжатию Rsc | |
| А240 | 210 | 210 |
| А400 | 350 | 350 |
| А500 | 435 | 435 (400) |
| А600 | 520 | 470 (400) |
| А800 | 695 | 500 (400) |
| А1000 | 870 | 500 (400) |
| В500 | 435 | 415 (380) |
| Вр500 | 415 | 390 (360) |
| Вр1200 | 1050 | 500 (400) |
| Вр1300 | ИЗО | 500 (400) |
| Вр1400 | 1215 | 500 (400) |
| Вр1500 | 1300 | 500 (400) |
| Вр1600 | 1390 | 500 (400) |
| К1400 | 1215 | 500 (400) |
| К1500 | 1300 | 500 (400) |
| К1600 | 1390 | 500 (400) |
| К1700 | 1475 | 500 (400) |
| Примечание — Значения Rsc в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки. | ||
6.2.9 В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик арматуры умножают на коэффициенты условий работы γsi, учитывающие особенности работы арматуры в конструкции.
Расчетные значения Rsw для арматуры классов А240 … А500, В500 приведены в таблице 6.15.
Для поперечной арматуры всех классов расчетные значения сопротивления Rsw следует принимать не более 300 МПа.
Читайте также: