CC BY
3
6 Юдина А.Ф., Верстов В.В., Бадьин Г.М. Технологические процессы в строительстве. учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 304 с.
© Мухамедьянова А.Р., 2022
УДК 624
Орехов К.Н.
магистрант 2 курса, БГТУ им. В. Г. Шухова
г. Белгород, РФ Научный руководитель: Донченко О.М.,
профессор, канд. техн. наук БГТУ им. В. Г. Шухова г. Белгород, РФ
ДЕФОРМАЦИИ СИЛОВОГО РАСТЯЖЕНИЯ МЯГКИХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Аннотация
Анализ деформаций силовых растяжений сталей невысокой прочности для железобетонных конструкций.
Ключевые слова
Деформации, растяжение арматурных стержней, железобетонные конструкции
Мягкими называют наиболее широко распространенную в железобетонных конструкциях группу горячекатаных арматурных сталей невысокой и средней прочности, имеющих при растяжении площадку текучести. По нормам [1] в эту группу входят стали классов: A240, 400 и 500 с относительной деформацией при разрыве ss. раз от 6,0 до 25%. Следует отметить, что сталь класса А600, ранее считаясь «мягкой», практически не имеет явной площадки текучести и относилась к этой группе лишь благодаря относительно высокому при разрыве значению относительной деформации ss раз > 6,0 %, а стали классов А800 и 1000 вообще не имеют площадки текучести.
Разнообразие деформативных свойств «мягких» сталей значительно затрудняет разработку несложной и нетрудоемкой аналитической зависимости «деформация - напряжение», т.е. ss=9( cs), единой для всех сталей этой группы. Сложность решения подобной задачи объясняется тем, что «мягкие» стали, как и все реальные конструктивные материалы, деформируются при силовом нагружении неравновесно и нелинейно. Их неравновесность проявляется в том, что при нагружении помимо упруго-мгновенных развиваются и неупругие деформации, а нелинейность деформирования объясняется отсутствием между напряжением cs и деформацией ss пропорциональной связи. Все это и приводит их к криволинейности деформирования, отражаемой феноменологическими уравнениями механического состояния материалов.
Как свидетельствуют результаты попыток ряда исследователей [2.3.4], в том числе проведенных и автором [5,6], искомая физическая связь обычно отражается аналитическими зависимостями высоких степеней (5 и выше). В 1967 г. автору удалось разработать такую зависимость [7,8] более низкой (4-й) степени. Однако и она оказалась сложной и трудоемкой для инженерных ручных расчетов без применения машинной техники.
В отсутствие такой физически действительной аналитической связи многие исследователи и нормы [1] для определения ss, применяют приближенную линейную зависимость ss = cs/Es. Так есть и было в течение длительного времени, пока в новой нормативной методике [1] для расчета изгибаемых железобетонных элементов в качестве основной не была принята нелинейная деформационная модель,
где её двухлинейная диаграмма состояния растянутой арматуры тоже использует вышеуказанную линейную связь, допуская тем самым серьезные ошибки в точности полученных результатов.
Особенно это важно для расчета изгибаемых элементов по прочности нормальных сечений, устанавливающего распределение относительных деформаций бетона вь и арматуры 8Я сечений по линейному закону гипотезы плоских сечений, поскольку неверное значение деформации растянутой арматуры в8 при её заранее заданном или известном напряжении ся, может привести к совершенно ошибочным значениям деформаций сжатой зоны бетона 8ь и предельного расчетного усилия изгибаемого момента М.
Естественно, что при расчетах по нелинейной деформационной модели наличие верной аналитической связи в8=ф( ся) является актуальной и весьма необходимой задачей. Для разработки такой нетрудоемкой и достаточно верной зависимости целесообразно выявление её основных физических значащих факторов.
При детальном анализе поведения кривой растяжения "в8 - с^' выявляется ряд общих характерных особенностей и если отказаться от условия абсолютной прямолинейности её отдельных участков, что подтверждено опытными данными [2,3,4,7,8,9], то отыскание искомой зависимости, общей для всех рассматриваемых «мягких» сталей, будет не столь сложным.
Из рассмотрения диаграммы силового растяжения "в8 - с^' «мягких» арматурных сталей можно установить следующее:
1. Начальный участок диаграммы кривой может рассматриваться прямолинейным только на небольшом протяжении до предела пропорциональности Сп.ц. из условий отклонения не более, чем на 0,001. Это позволяет при аппроксимации принять весь начальный участок в виде кривой, асимптотически приближающейся к прямой агС£ Es, сохранив требование, чтобы производная в начальной точке равнялась нормативному модулю деформации Es.
2. Длина площадки текучести с повышением прочности стали постепенно сокращается. Наряду с горизонтальным положением площадки текучести, часто наблюдается её постепенный подъем до 4^5 % от предела текучести Ят, что объясняется повышением её напряжения с в связи с уменьшением площади поперечного сечения шейки.
3. Представление о том, что при достижении предела текучести Ят наклонная прямая Es сразу же переходит в горизонтальный участок площадки текучести, то есть приводит к разрыву непрерывности аналитической функции, является условным приближением. Высказывания о наличии переходных кривых участков к площадке текучести мы встречаем в экспериментах многих исследователей. С физической точки зрения это объясняется поликристаллической структурой стали, у которой одновременное начало скольжения во всех кристаллах не происходит.
Это является следствием неоднородности физических свойств различных компонентов поликристалла, а также анизотропией механических свойств внутри отдельных зерен, из которых состоит металл. Даже для монокристалла нельзя говорить об одновременном переходе в пластическое состояние всех блоков и всего объема каждого блока, хотя степень однородности в монокристалле значительно выше, чем в поликристалле. Это различие отражается прежде всего в характере кривых растяжения моно-и поликристалла, изображенных на рис. 1.
Рисунок 1 - Характер кривых «напряжение-деформация»: а - монокристалла; б - поликристалла
а) А ff»
Щ А ffs
Так, на кривой, характеризующей деформацию монокристалла, более четко выявляется предел упругости, в то время, как на кривой растяжения поликристаллической структуры четко выраженный предел упругости отсутствует, а начальный участок нагрузки все более приобретает криволинейное очертание.
Все эти значения относительных деформаций растяжения арматурных сталей получены в результате использования общеизвестных в сопротивлении материалов выражений:
Ss= Й и Cs=Ss *E'S •
Полученное решение позволяет достаточно несложно решать актуальные задачи не только расчета железобетонных изгибаемых элементов по нормальным сечениям, но и другие сложные задачи теории сопротивления и методики расчета конструкций, т.к. разработанное решение в простой форме в виде секущего модуля деформаций E's позволяет вручную получить, так называемые [1], «коэффициенты упругости» отдельных участков арматурной стали. Список использованной литературы:
1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения / Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 /.-М.; Минрегион России, 2012.
2. Дегтерев В.В. Расчет на прочность железобетонных элементов с учетом характера диаграммы растяжения арматуры. БНИИТС сообщение 19 143. Типография ЦНИИС, 1959.
3. Мельников Г.И. Исследование граничного армирования и прочности переармированных железобетонных элементов с одиночной арматурой. Диссертации, и, Харьков 1964г.
4. Иваненко Е.И. Разработка методов расчета железобетонных элементов на основе действительных диаграмм деформирования материалов с учетом фактического изменения площади их поперечных сечений. Диссертация, Воронеж, 2006.
5. Давыдов Н.Ф., Донченко О.М. Обобщенная зависимость деформативных свойств арматурных сталей. «Прочность и деформативность железобетонных конструкций», ХИСИ, Издание Харьковского университета, 1966.
© Орехов К.Н., 2022
УДК 624
Орехов К.Н.
магистрант 2 курса, БГТУ им. В. Г. Шухова
г. Белгород, РФ Научный руководитель: Донченко О.М.,
профессор, канд. техн. наук БГТУ им. В. Г. Шухова г. Белгород, РФ
СЕКУЩИЙ МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Аннотация
Анализ экспериментальных исследований секущего модуля деформации растяжения высокопрочных арматурных сталей для железобетонных конструкций.
Ключевые слова Модуль деформации, арматурная сталь, железобетонные конструкции
Арматурные стали для железобетонных конструкций в России в зависимости от их механических свойств разделяются на две основные подгруппы: невысокой и средней прочности с физическим
