7.Физико-механические свойства арматурных сталей. Нормативные и расчетные сопротивления.
Физико-механические свойства зависят от химического состава и способа изготовления стали.
В мягких сталях содержание углерода нормируется и составляет 0,2…0,4 %.
С увеличением процентного содержания углерода повышается прочность, но снижается деформативность и свариваемость.
Изменение свойств в стали достигается введением легирующих добавок :
Марганец и хром повышают прочность
Кремний увеличивает прочность ,но снижает свариваемость
Прочность в любом случае можно повысить не только добавками, но и термическим упрочнением в 2 этапа:
нагревание до 900 градусов и быстрое охлаждение
нагрев до критической температуры 400-500 градусов и медленное остужение
Упрочнить металл можно вытяжкой.
Жесткие стали.
К ним относится профильный прокат. Так же сюда относят стержневую арматуру круглого диаметра, если ее диаметр больше 40 мм. Сама по себе жесткая сталь плохо работает на изгиб.
В зависимости от условий эксплуатации могут проявляться и другие свойства стали:
1.Любой каркас подвержен сварки- свариваемость.
Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные и малоуглеродные стали.
2.реалогические свойства стали - σ уменьшается, а деформации могут возрасти или быть const.
3. Выносливость- усталостное разрушение- проявляется при многократном действии статической нагрузки. При этом придел текучести снижается.
4. Хладноломкость (арматура подвержена хрупкому разрушению при пониженных температурах).
Мягкие стали Твердые стали
Rs= σy расчетный показатель для стали Стали, у которых σy нет,но есть усл.предел текучести σ0,2%
Нормативные сопротивления для арматуры- это основная работа на растяжение:
Rsn= σy и Rsn=0.75σu (соответственно стержни и канаты и высокопрочная проволока)
σy-предел сопротивления по текучести стержней и канатов
Rsi= σymin= σy-1,64 σ= σy*(1- 1.64Vs)
Vs- коэффициент вариации для стали = 8%
Прочностные свойства любого материала обладают изменчивостью ,в результате чего фактическая прочность может оказаться меньше нормативной
При расчетных используется ненормативное , а расчетное значение прочности, которое учитывает отклонение показателя прочности в меньшую сторону с помощью коэффициента надежности.
Основная формула: Rp=Rn/γ где γ-коэф-т надежности.
Для арматурной стали Rs=Rsn/ γs γs-коэффициент надежности = 1,1..1,2
8. Совместная работа арматуры и бетона. Сцепление арматуры с бетоном.
Основным свойством ж/б является совместная работа с арматурой.
В расчетах фактор сцепления бетона и арматуры определяется длинной заделки арматуры в бетоне, при которой обеспечивается совместная работа (совместная деформируемость).
Усилия из арматуры на бетон передаются через касательное напряжение τ, которые распределяются вдоль стержня.
Касательные напряжения сцепления учитываются сопротивлением сцепления арматуры с бетоном. Это сопротивление Rbond=Rbt*η1*η2
η1 и η2 учитывают диаметр и профиль арматуры
Rbt- характеристика бетона, работает на растяжение.
Совместная работа обеспечивается удачным сочетанием природных физико-механических свойств материала бетона и арматуры.
Три аспекта:
Совместная работа обеспечивается за счет сцепления бетона и арматуры. Рифы и выступы арматуры обеспечивают с.р. на 5 %, усадка бетона; в результате которой происходит обжатие арматуры;
Совместная работа обеспечивает высокую плотность бетона, что способствует защите арматуры от карозии .Наличие щелочной среды с оксидной пленкой; наличие защитного слоя.
Коэффициент линейного температурного удлинения и расширения. С этим коэффициентом деформация будет одинаковой в интервале 100 градусов