ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант № 6:

Таблица1

Класс арматуры	Диаметр арматуры, мм	Количество стержней	σsp, МПа	Длина плиты, мм	Мощность завода, м3/год
А-IV	10	7	490	5950	85000

Таблица 2

Усилия, кН, соответствующие		Величины, гарантируемые предприятием
σ02	σв	σ02, МПа	S1, МПа	σв, МПа	S2, МПа
46,6; 47,3; 47,8; 46,8; 47,1; 47,2	70,4; 70,2; 69,8; 70,1; 69,7; 69,9	591	9	887	9

Таблица 3

Единичные значения величины напряжения, Мпа, измеренные в различных стержнях
16	490, 499, 498, 491, 497, 492, 496, 493, 495, 494, 487, 467, 485, 496, 503, 523, 507, 499, 502, 508

1 Проверка пригодности арматуры по механическим свойствам

При необходимости проверки механических свойств (обычно σ_в и σ₀₂) стержневой арматуры до и после её электронагрева, а также в случаях разногласий в оценке качества от каждой партии арматурной стали проводится испытание шести образцов, взятых из различных пакетов или мотков, и по их результатам проверяется выполнение для соответствующих характеристик условий

(1)

где Хmin – минимальное значение проверяемого параметра из результатов испытания шести образцов; Xi ср – минимальное среднее значение проверяемого параметра для данной партии, гарантируемое предприятием-изготовителем; S – среднее квадратичное отклонение проверяемого параметра в партии – плавке, гарантируемое предприятием-изготовителем; Хв – среднее значение проверяемого параметра по результатам испытания шести образцов; Xi бр – браковочное значение проверяемого параметра.

Для проверки механических свойств необходимо усилия в кН перевести в МПа.

σ = N/A [кН/см²];

1Па = Н/м²;

1кН = 10³ Н; 1мм² =10^-4 см² =10^-6 м²; 1МПа = 10⁶ Па;

Площадь сечения арматурного стержня: А = πd²/4 = 3,14∙10²/4 = 78,5 мм² = 78,5∙10^-6 м².

Значит,

σ_бр= 590Мпа [1].

1) Для σ₀₂ проверяем условия (1):

593,631 МПа ≥ 591 МПа [1] – 1,64∙9 МПа [1],

593,631МПа ≥ 574,24 МПа, неравенство верно, => первое условие выполняется;

600,425 МПа ≥ 591 МПа [1] ≥ 590 МПа [1], неравенство верно, => второе условие выполняется.

Так как оба условия выполняются, то партия стали соответствует по физико-механическим свойствам.

2) Для σ_в проверяем условия (1):

σ_бр= 885Мпа [1].

887,898 МПа ≥ 887 МПа [1] – 1,64∙9 МПа [1],

887,898 МПа ≥ 872,24 МПа, неравенство верно, => первое условие выполняется;

891,932 МПа ≥ 887МПа [1] ≥ 885 МПа [1], неравенство верно, => второе условие выполняется.

Оба условия выполняются, так что партия стали соответствует всем параметрам по временному сопротивлению разрыву.

Таким образом, для обоих параметров условия выполняются, следовательно, данная арматура пригодна по механическим свойствам.

2 РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ ДЛИНЫ ОТРЕЗАЕМОГО СТЕРЖНЯ

При механическом натяжении на упоры формы длина стержней, проволок или канатов должна быть больше расстояния между упорами и определяется

Lзаг = lи + 2lу + 2lа, (2)

где lи – длина изделия, мм; lу – расстояние от торца изделия до опорной поверхности упора, мм; lа – длина зоны анкеровки, мм.

2.1 Заготовка напрягаемой арматуры с использованием концевых анкеров в виде обжатых шайб

lи = 5950 мм;

lу = 150 мм;

lа = а; а ≥ Н + 10 (мм) – для временных концевых анкеров в виде обжатых шайб, Н – высота шайбы после опрессовки.

Н = 8 мм [2], => а ≥ 8 + 10 = 18 мм.

= 5950 + 2∙150 + 2∙18 = 6286 мм.

2.2 Заготовка напрягаемой арматуры с использованием концевых анкеров в виде высаженных головок

lи = 5950 мм;

lу = 150 мм;

lа = а; а = 2,5d + 10 (мм) – для временных концевых анкеров в виде высаженных головок, d – диаметр арматуры.

d = 10 мм, => а = 2,5∙10 + 10 = 35 мм.

= 5800 + 2∙150 + 2∙35 = 6320 мм.

3 ПОДБОР И ОПИСАНИЕ МАШИН

Устройство временных концевых анкеров в виде опрессованных шайб можно осуществлять на специальных обжимных машинах типа МО, МОГ-1 или на прессах с усилием обжатия 900…2000 кН. Шайбы для временных концевых анкеров штампуют из листовой или прокатной стали марок Ст1, Ст2 и Ст3 по ГОСТ 380, или изготавливаются из круглой и шестигранной стали тех же марок.

При отсутствии шайб требуемой высоты допускается опрессовка анкера, составленного из 2...5 шайб меньшей высоты. Суммарная высота таких шайб должна быть на 10. ..20 % больше цельной.

Для устройства концевых анкеров в виде обжатых шайб выбираем машину МО-5.

Техническая характеристика МО-5 [4]

Усилие обжатия…………………………………….2000 кН.

Производительность в 1 ч:

Стыков…………………………………60;

Анкеров………………………………..200.

Диаметр:

арматурных стержней………………..10…25 мм;

втулок (наружный)……………………30…45 мм;

цилиндра пневматического привода...414 мм.

Давление воздуха ………………………………….0,6 МПа.

Расход воздуха …………………………………….1,8 м³/мин.

Габаритные размеры:

длина …………………………………..1700 мм;

ширина ………………………………...800 мм;

высота ………………………………….1200мм;

Масса машины ……………………………………...1,3 т.

Высадку головок в горячем состоянии следует производить одновременно на обоих концах стержня или поочередно на каждом конце на машине типа СМЖ-128В, установках СМЖ-524, а также на стыкосварочных станках типа МС-2602 и других с соблюдением соответствующих режимов нагрева и высадки.

Высаженные головки рекомендуется снабжать опорными шайбами или втулками с конусными отверстиями для обеспечения равномерной передачи усилия от натянутого стержня на упоры формы или поддона. С целью повышения срока службы инвентарных шайб и втулок их рекомендуется изготавливать из Ст45 с последующей термообработкой.

Резку стержней для подготовки к высадке головок следует производить с точностью по длине + 5 мм, при этом торцы стержня должны быть перпендикулярны его продольной оси. Перекос торцевой поверхности по отношению к оси стержня допускается не более 5 мм.

Для высадки анкерных головок выбираем машину типа СМЖ-128

Техническая характеристика СМЖ-128 [4]

Класс арматуры …………………………А-II…A-V.

Диаметр арматуры ………………………8…25 мм.

Размер анкерных головок в долях диаметра:

диаметр ………………………1,8d;

высота ………………………..d…0,8d.

Способ высадки анкерных головок ……с электронагревом.

Наибольшая длина стержней …………...6,5 м.

Производительность …………………….100 шт/ч;

Мощность трансформатора …………….70 кВ·А.

Расход воздуха …………………………..15 м³/ч.

Расход воды ………………………………1 м³/ч.

Масса установки ………………………….2,36 т.

4 РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОГО НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ

4.1 При групповом натяжении арматуры с контролем по удлинению расчет величины необходимого эффективного перемещения натяжного устройства (т.е. без учета свободного хода) производится

1 = 1о + 1ф + 1с, (3)

где 1о – требуемое удлинение арматуры, мм; 1ф – величина продольной деформации формы, мм; 1с – суммарная величина деформации временных концевых анкеров, мм.

1ф = 1…3 (мм) для форм с жесткими упорами;

1с = 2mσ_sp; m = 0,002 мм³/Н для анкеров типа «обжатая шайба», m = 0,003мм³/Н для анкеров типа «высаженная головка», σ_sp = 490 МПа.

= 2∙0,002∙490 = 1,96 мм, для анкеров типа «обжатая шайба»;

= 2∙0,003∙490 = 2,94 мм, для анкеров типа «высаженная головка».

4.2 Величину 1о возможно определить следующими двумя способами:

1) Значение требуемого удлинения арматуры 1о определяется

1о = К₁_s1з, (4)

где К₁ – коэффициент, учитывающий погрешность измерительного инструмента, принимаемый К₁ = 1 – при регулируемой величине перемещения натяжного устройства, К₁ = 1,05 – при фиксируемой величине перемещения натяжного устройства; 1з – длина арматурной заготовки (расстояние между опорными поверхностями концевых анкеров), мм; _s – относительное удлинение арматуры.

Деформацию арматуры при ее натяжении рекомендуется определять с учетом действительной диаграммы растяжения стали. В случае отсутствия опытных данных допускается использовать для оценки деформаций стали при механическом натяжении уравнения среднестатистической диаграммы растяжения:

при _sp  ₁₀₂ величина _s = _sp/E_s + m(_sp/*₀₂ – ₁)²,

при _sp  ₁₀₂ величина _s = _sp/E_s,

где _s – относительное удлинение; E_s – начальный модуль упругости, МПа; *₀₂ – среднестатистическое значение условного предела текучести, МПа; ₁ – среднее значение относительного предела упругости; m – коэффициент, m = 0,002/(1-₁)³.

К₁ = 1;

σ_sp = 490 МПа,

₁ = 0,75 [1],

₀₂ = 590 МПа [1],

*₀₂ = 670 МПа [1],

E_s = 1,9∙10⁵ МПа [1];

m = 0,002/(1-₁)³ = 0,002/(1-0,75)³ = 0,128.

Проверяем условие _sp  ₁₀₂:

_sp = 490 МПа > 0,75∙590 = 442,5 МПа, => условие верное, =>

_s = _sp/E_s + m(_sp/*₀₂ – ₁)² = 490/1,9∙10⁵ + 0,128(490/670 – 0,75)² = 0,00263.

= 6286 мм; = 6320 мм.

Удлинение арматуры по формуле (4) равно:

= 1∙0,00263∙6286 = 16,53 мм, для анкеров типа «обжатая шайба»;

= 1∙0,00263∙6320 = 16,62 мм, для анкеров типа «высаженная головка».

Тогда эффективное перемещение натяжного устройства по формуле (3) будет равно:

L^ш = 16,53 + 2 + 1,96 = 20,49мм, для анкеров типа «обжатая шайба»;

L^г = 16,62 + 2 + 2,94 = 21,57мм, для анкеров типа «высаженная головка».