Определение класса арматуры испытанием по отобранным образцам

ВВЕДЕНИЕ

Разработка и совершенствование методов и средств контроля технического состояния железобетонных конструкций жилых и промышленных зданий, а также специальных сооружений является одним из важнейших направлений в области контроля качества материалов и изделий.

Так при детальном обследовании железобетонных элементов зданий и сооружений одной из приоритетных задач является определение параметров стальной арматуры. Самым сложным в плане определения, а также первоочередным для выполнения проверочных расчетов является установление принадлежности арматуры к определенному классу, и соответственно присвоение ей определенных прочностных характеристик.

Большинство нормативных документов и технической литературы, описывающих правила обследования конструкций зданий и сооружений, предлагают рекомендации по методам контроля параметров арматуры. Однако не все из методов позволяют достоверно и точно определить искомые параметры. Часть методов устарела, некоторые практически не применимы из-за трудностей, сопровождающих их использование.

Перспективным считается неразрушающий методом, позволяющий определить класс арматуры по измерению твердости стали. Исследованиям зависимости между прочностью и твердостью сталей на сегодняшний день посвящено много работ. Основополагающая зависимость для сталей отражена в ГОСТ 2276-77 «Металлы и сплавы. Метод измерения прочности по Бринеллю переносными твердомерами статического действия».

Возможность применения данного метода основываеться на известной зависимости параметров прочности стали с ее твердостью. Имеется большой выбор портативных приборов, которые позволяют определять твердость стали в полевых условиях. При использовании данной методики нет необходимости в извлечении образцов, что уменьшает трудоемкость работ по определению класса арматуры путем испытания на растяжение[U1] , а также по восстановлению несущей способности поврежденного элемента.

Целью работы является проведение анализа возможности корректного использования на практике метода контроля прочности арматуры по результатам измерения твердости, определение зависимости перехода от твердости к классу арматурной стали, используемой в преднапряженных конструкциях.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА АРМАТУРЫ ИСПЫТАНИЕМ ПО ОТОБРАННЫМ ОБРАЗЦАМ

Базовым методом определения прочности арматуры на сегодняшний день является испытание отобранных образцов на растяжение в соответствии с ГОСТ 12004. Однако он имеет существенный недостаток при обследовании – необходимость повреждения конструкции с целью извлечения образцов, что приводит к ее ослаблению. Работы по отбору проб весьма трудоемки, а сложность восполнение поврежденного стержня в конструкции очень высока. Фото------------[U2]

Для испытания на растяжение применяются образцы арматуры круглого или периодического профиля с необработанной поверхностью номинальным диаметром от 3 до 80 мм. Т.к. в процессе извлечения образцов возможно искривление их геометрической оси, допускается перед испытанием образца проводить его правку плавным давлением на него или легкими ударами молотка, по образцу, лежащему на подкладке. Подкладка и молоток должны быть из более мягкого материала, чем образец.

Полная длина образца арматуры, извлекаемого из конструкции, выбирается в зависимости от рабочей длины и конструкции захвата испытательной машины.

Рабочая длина образца должна составлять:

- для образца номинальным диаметром до 20 мм включительно – не менее 200 мм;

- для образца номинальным диаметром свыше 20 мм – 10d. [1]

Начальную площадь поперечного сечения необработанных образцов арматуры периодического профиля, F₀ , м², вычисляют по формуле:

(1)

где m – масса испытуемого образца, кг;

l – длина испытуемого образца, м;

ρ – плотность стали, 7850 кг/м³.

Перед испытанием образец на длине, превышающей рабочую длину образца, размечается на n равных частей с помощью меток, которые можно нанести с помощью делительной машины, скобок или керном. Расстояние между метками для арматуры диаметром 10 мм и более не должно превышать величину d и быть кратным 10. Если число интервалов, соответствующее начальной длине образца, получается дробным, его округляют до целого числа в большую сторону.

После испытания части образца тщательно складывают вместе, располагая их по прямой линии. От места разрыва в одну сторону откладывают n/2 интервалов и ставят метку a. Если величина n/2 оказалась дробной, то ее округляют в большую сторону, а участок от места разрыва до первой метки считают как целый интервал.

От метки a откладывают в сторону разрыва n интервалов и ставят отметку b. Отрезок ab равен полученной по месту разрыва конечной расчетной длине l_k. (Рисунок 1)

Рисунок 1 – Вычисление расчетной длины l_k

Если место разрыва ближе к краю захвата машины чем величина n/2 (Рисунок 2), то полученную после разрыва расчетную конечную длину l_k определяют следующим образом:

- от места разрыва до крайней метки q у захвата определяют число интервалов, которое обозначают m/2;

- от точки q к месту разрыва откладывают m интервалов и ставят метку c;

- затем от метки c откладывают n/2 – m/2 интервалов и ставят метку e.

- конечную расчетную длину l_k вычисляют по формуле:

(2)

где cq и ce – соответственно длины участков между метками c и q, c и e.

Рисунок 2 – Вычисление расчетной длины l_k

Если место разрыва находится на расстоянии от захвата меньшем, чем длина двух интервалов, величина расчетной длины не может быть достоверно определена и испытания проводятся повторно.

Временное сопротивление , Н/мм² (кГс/мм²), вычисляют с погрешностью не более 5 Н/мм², по формуле (5):

(3)

Предел текучести , Н/мм² (кГс/мм²), вычисляют с погрешностью не более 5 Н/мм², по формуле (6):

(4)

Условный предел текучести может быть определен как графическим, так и аналитическим методами.

При определении условного предела текучести аналитическим методом[U3]

При графическом методе строится диаграмма растяжения «нагрузка – удлинение». По оси ординат откладывают нагрузку, а по оси абсцисс – соответствующее удлинение. (Рисунок 3)

Рисунок 3 – Диаграмма растяжения «нагрузка – удлинение»

При определении условного предела упругости и условного предела текучести графическим способом диаграмму растяжения «нагрузка – удлинение» строят в таком масштабе, при котором 0,1% деформации образца соответствовал участок оси ординат длиной не менее 10 мм, а нагрузке, примерно соответствующей условному пределу текучести, – участок оси абсцисс не менее 100 мм.

При проведении испытаний должны соблюдаться требования:

- надежное центрирование образца;

- плавность нагружения;

- средняя скорость нагружения при испытании до предела текучести не должна быть более 10 Н/мм² (1 кГс/мм²) в секунду.