Механические и деформативные характеристики арматурных сталей. Нормативные и расчетные сопротивления арматурных сталей.

Мех.св-ва (прочностные и деформативные) арматурных сталей устан. по диаграммам деформирования «напряжения – деформации», полученным при испытании прямым растяжением опытных образцов.

В зависимости от мех.св-в арматурные стали традиционно принято разделять на 2 группы: «мягкие» стали, имеющие физический предел текучести, и «твердые» стали, не имеющие физического предела текучести.

Для «твердых» сталей, для которых наблюдается плавный переход в пластическую стадию и на кривой «s_s–e_s» отсутствует ярко выраженная площадка текучести, вводят понятие условного предела текучести. Тогда, для «мягких» сталей напряжение f_yk, при котором деформации развиваются без заметного прироста нагрузки, называют физическим пределом текучести, а напряжение f_t, предшествующее разрыву – носит название временного сопротивления арматуры. Для высокопрочных сталей устанавливают условный предел текучести s_0,2 = f_yk – напряжение, при котором остаточные деформации De_s составляют 0,2 % (рис. 4.2).

Для арматурных сталей, имеющих физический предел текучести, рассматривают следующие деформации, характеризующие основные этапы их работы под нагрузкой:

а)упругие деформации e_n, соответствующие напряжению f_n, определяемому по пределу пропорциональности;

б)упруго-пластические деформации e_ер, соответств.напряжениюf_e, определяемому как предел упругости;

в)деформации e_sy, соответств. пределу текучести f_y;

г)деформации e_su, соответств. временному сопротивлению арматуры f_t.

Для арматурных сталей, применяемых в ЖБК, установлены след.прочностные характеристики:

а)мгновенная прочность при растяжении или временное сопротивление при разрыве f_t определяемое непосредственно при испытании образцов.

б)нормативное временное сопротивление f_tk, определяемое по результатам испытания серии образцов (но не менее 15 штук) одного диаметра из одной марки стали с учетом статистической изменчивости с обеспеченностью не менее 0,95;

в)нормативное сопротивление арматурыf_yk (f_02k) – наименьшее значение условного предела текучести;

г)расчетное сопротивление арматуры f_yd, определяемое путем деления нормативных сопротивлений f_yk (f_02k) на частный коэффициент безопасности по арматуре.

6.Защитный слой бетона и конструктивные требования при установке арматуры в обычных и предварительно напряженных конструкциях.

Для обеспечения защиты арматуры в ЖБК, а также для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном служит защитный слой. Толщина защитного слоя зависит от условий эксплуатации конструкций. Условия приведены в СНБ. Для расположенной продольно арматуры сущ. .правило опр-я мин. толщины защитного слоя бетона – она должна быть не меньше диаметра каната или стержня.

Толщина защитного слоя бетона не должна быть менее

диаметра арматуры (если он не превышает 40 мм);

максимального размера заполнителя (если он меньше 32 мм)

максимального размера заполнителя плюс 5 мм (если он больше 32 мм).

В элементах армоцементных конструкций сетки следует располагать на минимальном расстоянии от поверхности элементов для восприятия температурно-усадочных напряжении.

Расстояние между стержнями арматуры следует принимать не менее диаметра арматуры и не менее 25 мм

Расстояние между стержнями продольной рабочей арматуры следует принимать с учетом типа железобетонного элемента (колонны, балки, плиты, стены), ширины и высоты сечения элемента.

7.Сущность предварительно-напряженного железобетона. Влияние предварительного напряжения на напряженно-деформированное состояние сечений. Способы и методы создания предварительного напряжения.

S800, S1200, S1400. Стремление уменьшить влияние раннего образования трещин, привело к созданию предварительно напряженных железобетонных конструкций. Предварительное напряжение в 2..3 раза повышает трещиностойкость и жесткость конструкций по сравнению с обычным железобетоном. При этом прочность предварительно напряженных конструкций практически не зависит от величины предварительного напряжения. В предварительно напряженном элементе, работающем без трещин, все усилие от внешней эксплуатационной нагрузки полностью воспринимает напрягаемая арматура.

Мет-ысозд предварительного напряжения:

натяжение на упоры

натяжение на бетон

применение напрягающего бетона

ряжения арматуры.

Способы предварительного напряжения:

1) Механич. способ. Сущность его заключается в том, что необходимое относительное удлинение арматуры получают вытяжкой арматурного элемента натяжными механизмами домкраты, системой блоков, рычагов и оттяжек и т.д.

2) Электротермический способ, заключающийся в том, что необходимое относительное удлинение напрягаемой арматуры получают электрическим нагревом арматуры с последующей фиксацией ее на упорах для создания напряжения после ее остывания.

3)Комбинированный (или электротермомеханич) способ, представляющий собой совокупность электротермического и механического способов натяжения арматуры.

4) Физико-химический способ, позволяющий осуществлять натяжение арматуры за счет энергии расширения напрягающего бетона в процессе твердения.

В строительстве при изготовлении сборных элементов наиболее распространен электротермический способ предварит.напряжения конструкций

Предварительное напряжение ЖБК позволяет получить следующие эффекты:

– снизить расход стали благодаря применению арматуры повышенной и высокой прочности;

– увеличить сопротивление конструкции образованию трещин

– повысить жесткость конструкции

– снизить собственный вес конструкции в результате уменьшения размеров сечений

– повысить выносливость конструкций

– увеличить устойч. сжатых элементов

8.Назначение величины предварительного напряжения арматуры. Потери предварительного напряжения.

Величина предварительного напряжения в арматуре, контролируемого при изготовлении преднапряженных конструкций, не должна быть слишком низкой, иначе эффект предварительного напряжения будет со временем утрачен вследствие неизбежных потерь этого напряжения. С другой стороны, величина предварительного напряжения не должна быть слишком высокой, иначе возникнет опасность развития остаточных деформаций в арматуре или даже ее разрыва (в случае высокопрочной проволоки).

Искусс. созд. предварительные напряжения в бетоне и арматуре не остаются

Нормы по проектированию железобетонных конструкций устанавливают следующие условия назначения величины предварительного напряжения

,	Верхний предел Нижний предел

где s_0,max –начальное контролируемое предварительное напряжение арматуры;

р–максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вызванное технологич. причинами;

f_pk–нормативное сопротивление напрягаемой арматуры.

Верхний предел (0,9f_pk) назначается с тем, чтобы при натяжении деформации арматуры не выходили в область больших неупругих деформаций и не произошел бы ее разрыв. Нижний предел (0,3f_pk) обеспечивает мин. уровень предварительного напряжения.

Можно условно выделить две группы потерь предварительного напряжения в зависимости от этапов его создания в конструкции:

Группа А–или первые потери, происходящие в процессе изготовления конструкции и обусловленные технологией натяжения арматурных элементов;

Группа В–или вторые потери, связанные со свойствами материалов, происходящие после передачи усилия обжатия и развивающиеся во времени при эксплуатации конструкции.

В общем случае рассматривают два вида первых потерь, которые проявляются при изготовлении конструкции:

– потери, обусловленные трением:

а) потери от внутреннего трения в натяжных устройствах;б) потери от трения в технологич. захватах и об огибающие приспособления;

в)потери от трения в бетонных каналах при натяжении арматуры на бетон;

– технологические потери при натяжении арматуры на упоры:

г)потери от проскальзывания арматуры в технологич. захватах; е)потери, вызванные температурными перепадами; ж)потери, связанные с деформациями стальных форм.

Вторые потери, развивающиеся после передачи усилия обжатия:

– кратковременные потери:

з)потери от проскальзыв. арматуры в анкерах (при натяжении на бетон); л)потери от усадки бетона; м) потери от ползучести бетона; н)потери от длительных деф. стыковых соединения обмятия бетона под витками спиральной арматуры.

3. 9.Стадии напряжённого состояния изгибаемого железобетонного элемента без предварительного напряжения арматуры

Наблюдаются три характерных стадии:

Стадия 1 - до появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда напряжение в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно.

Стадия 1аимеет место на начальных этапах нагружения, когда величина изгибающего момента в зоне чистого изгиба невелика, бетон как в сжатой, так и в растянутой зонах сечения работает в области упругих деформаций (линейная зависимость между напряжениями и деформациями)

При приближении к предельным деформациям наступает стадия 1б, предшествующая образованию нормальных трещин в растянутой зоне сечения.

Стадия 1 считается завершенной, когда при достижении наиболее растянутой гранью сечения предельных деформаций e_ctu образуются нормальные трещины и происходит перераспределение внутренних усилий между арматурой и бетоном.

Стадия 2 - после появления трещин в бетоне растянутой зоны,когда растягивающие усилия в местах,где образовались трещины, воспринимаются арматурой и участком бетона над трещиной,а на участках между трещинами – арматурой и бетоном совместно. Хар-но 2 сечения- между трещинами и по трещине. Деф-ция по длине неравномерна.

Стадия 3 - разрушение, короткий период работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести ,в высокопрочной арматурной проволоке- временного сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны- временного сопротивления сжатию. В зависимости от степени армирования элемента последовательность разрушения зон может менятся.

Конец 1 стадии кладется в основу трещиностойкости, 2 стадия- расчет по деф-ям берется в основу расчета по прочности.