СЕКУЩИЙ МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

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 *Е'* •

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

пределом и площадкой текучести Ят и высокопрочные с условным пределом текучести Rтy. Выбор рабочей арматуры для железобетонных элементов определяется прежде всего возможностью полного использования ее прочности. Поэтому арматуру высокой прочности классов, начиная от А600^1000 и до Вр1200^1600 целесообразно применять только в железобетонных конструкциях с предварительным напряжением, так как их высокую прочность невозможно использовать в обычных, не напряженных, в связи с возможностью открытием в них, больших трещин и образованием больших прогибов.

Объем конструктивных расчетов предварительно напряженных конструкций весьма значителен и требует использования действительной аналитической связи "деформация-напряжение" арматуры, т.е. зависимости в8=ф( ся). Особенно это важно для расчетов изгибаемых элементов по прочности нормальных сечений, устанавливающих распределение относительных деформаций бетона 8в и арматуры 8Я в сечении по линейному закону гипотезы плоских сечений, поскольку неверное значение относительных деформаций растянутой арматуры 8Я при ее заранее заданном или назначенном напряжении ся может приводить к значительным ошибочным значениям относительных деформаций сжатой зоны бетона 8в и предельного расчетного усилия изгибающего момента М.

Особенно часто подобные ошибки могут происходить при расчете изгибаемых элементов, армированных высокопрочными "твердыми" сталями классов Вр1200+1600, не имеющих физической площадки текучести, существенное отклонение кривой деформирования которых при растяжении по результатам экспериментальных исследований от постоянной линейности модуля упругости Е8=2«105 МПа начинается уже при напряжении ся=0,35^0,45 от предела их прочности Это существенно противоречит данным нормативной методики расчета подобных элементов [1], основанной в целом на нелинейной деформационной модели и ее геометрически кусочно-прямолинейных диаграмм механического состояния растянутой арматуры, предельные относительные деформации 8зя которых от 0,0085 до 0,0105 находятся на прямой горизонтальной линии предела их прочности Rs.

Таким образом, значение предельной относительной деформации таких сталей размыто в очень широком диапазоне и может допускать значительные ошибки. Если учесть, что для решения задач по нелинейной деформационной модели иногда приходится совершать многочисленные итерационные вычисления (до 15 раз), где в основе фигурируют значения относительных деформаций растянутой арматуры 8s, от которых устанавливаются значения относительных деформаций 8в и напряжений сжатой зоны бетона Ств, то трудоемкость и ошибки таких решений оказываются весьма значительными.

Сложность решения подобных задач объясняется тем, что высокопрочные арматурные стали, как и все реальные конструктивные материалы, деформируются при силовом нагружении неравновестно и нелинейно. Неравномерность проявляется в том, что при нагружении помимо упруго-мгновенных развиваются и неупругие деформации. Нелинейность деформирования объясняется отсутствием между напряжениями и деформациями пропорциональной связи. Все это приводит их к криволинейности деформирования, отражаемых феноменологическими уравнениями механического состояния материала высоких степеней.

Естественно, что при расчетах железобетонных конструкций наличие верной аналитической связи '^=ф( Стs)" является актуальной и весьма необходимой задачей.

Но если для решения этой сложной задачи использовать другой подход, то можно получить достаточно точное и менее трудоемкое, но более простое аналитическое решение. Таким подходом может быть использование при расчетах подобных элементов понятия секущего модуля деформаций арматурной стали Е^, который в зависимости от уровня ее напряжения Стs/Rs будет давать текущие значения фактического модуля деформации, как относительную величину общеизвестного модуля упругости стали Еs=2•105 МПа.

На основании результатов многочисленных и многолетних экспериментальных исследований [5^9] автору удалось разработать достаточно простое, надежное и точное выражение искомого секущего модуля деформаций высокопрочных твердых сталей:

Н Vl+0,002Rs/ vRs/ J '

где ^ - соответствующее значение напряжения растянутой арматуры, - предел ее прочности, Es -начальный модуль упругости стали, равный 2«105 Мпа

* а 1Па

с* (

!

1600 Vj /

f, y6

у

1

1 С«*

&ОС-* \

//

боо—

я-

2СО- ? w

¿>,оо L. У* /о

/

7 UP 4

Рисунок 1 - Действительные диаграммы растяжения высокопрочных арматурных сталей: 1-А600, 2-А800, 3-А1000, 4-Вр1200, 5-Вр1400, 6-Вр1600

На рис. 1 в качестве примера показаны действительные кривые деформирования шести видов рассматриваемых арматурных сталей: А600, 800, 1000, Вр1200, 1400 и 1600, реальные относительные деформации которых начиная от уровня их напряжений в 0,35^0,45 Rs отклоняются на 0,0002 от прямолинейности начального модуля деформаций Е8 и, приближаясь к их пределам прочности Яз, достигают значения относительных предельных деформаций, соответственно равных: 0,0056; 0,0065; 0,0075; 0,0085:

0.0095.и 0,0105, которые равны величинам, получаемым по вышеприведенной зависимости и оказываются более точными, чем получаемые по нормативной методике [1]. Все эти значения относительных деформаций растяжения арматурных сталей получены для использования общеизвестных в сопротивлении материалов выражений: в8= — и с=вкЕ я

Полученное решение позволяет достаточно точно и несложно решать актуальные задачи не только расчета железобетонных изгибаемых элементов по нормальным сечениям, но и другие сложные задачи теории сопротивления и методики расчета железобетонных конструкций, так как разработанное решение в простой и нетрудоемкой форме в виде секущего модуля деформаций Е'я позволяет вручную получать, так называемые в нормативной литературе [1] «коэффициенты упругости» отдельных участков арматурных сталей при их растяжении.

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, 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. Обощенная зависимость деформативных свойств арматурных сталей. "Прочность и деформативность железобетонных конструкций", ХИСИ, Издание Харьковского университета, 1966.

© Орехов К.Н., 2022