РОЗДІЛ 2
ПРОГРАМА І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ АРМАТУРНОГО ПРОКАТУ КЛАСУ А500С ТА ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ ЦІЄЇ АРМАТУРИ
2.1. Основні положення
Втомна міцність арматурного прокату залежить від багатьох факторів, аналіз впливу найбільш значимих з який приведений вище. Аналіз заснований на систематизації й узагальненні результатів проведених раніше досліджень і мав на меті виконання порівняльної оцінки втомної міцності арматурного прокату за ДСТУ 3760-98 і за ГОСТ 5781-82, що застосовується в даний час у конструкціях, що зазнають БПН, обґрунтування вибору зразків, методики проведення випробувань.
2.2. Механічні характеристики і умови навантаження (режим)
В дисертаційній роботі при проведенні експерименту було використано метод спадних навантажень. Метод полягає в тому, що випробування проводяться спадними навантаженнями, на кожному рівні випробовується по 3-4 зразки. [9, 53]. У районі переходу лінії витривалості на горизонтальну ділянку додатково зразки не випробуються. При цьому методі кількість зразків, порівняно з іншими методами, збільшується, однак загальне число циклів навантажень зменшується, що дозволяє скоротити час випробувань. Дані експериментів піддаються статистичній обробці.
Для арматури класу А500С, випробування проводилися із базою 2х106 циклів прикладання БПН, що регламентовано нормами. Приймався постійним коефіцієнт асиметрії циклу ?, змінними - максимальне і мінімальне напруження.
При дослідженні втомної міцності арматури залізобетонних конструкцій застосовуються наступні дві системи призначення навантажень:
- для зразків однієї серії приймається постійним ?, змінними - ?min i ?max;
- постійним приймається ?min, а змінним - ?max, у цьому випадку коефіцієнт асиметрії циклу також змінна величина.
Двоїстий підхід до задання навантажень створив необхідність у спеціальній експериментальній перевірці [70], при якій визначалася межа витривалості арматури діаметром 14 мм зі сталі марки 80С. Були прийняті три системи задання навантажень:
Постійна величинаЗмінні величини??min i ?max?min?max i ??max?min i ?
Встановлено, що незалежно від системи призначення навантажень виходить одна й та ж величина межі витривалості. При цьому розмах напружень в усіх трьох серіях виявився однаковим. Однакові були й обмежені межі витривалості.
У будівельних конструкціях майже завжди діють однобічні БПН, причому знаки статичних навантажень (власної ваги) і БПН збігаються.
Для кожної конструкції мінімальне навантаження, що визначається власною вагою конструкції, є постійною величиною. Мінімальне напруження в арматурі також є постійним і досягає значної величини в велико-пролітних конструкціях чи у тих випадках, коли робоча арматура має попереднє напруження.
Тимчасове БПН викликає додаткове напруження, рівне ?max-?min. Таким чином, для арматури залізобетонних конструкцій характерним є збереження постійним мінімального напруження, а показником витривалості є розмах напружень, що відповідає динамічному впливу на конструкцію.
Вплив частоти на результати втомних випробувань високоміцної арматури підтверджується результатами дослідження [109, 120]. Проте, повітряна корозія, на яку вказує Форрест [109], не зможе помітно знизити втомну міцність за час самих випробувань (2-6 днів), а частота 20 Гц не впливає на результати. Тому, при випробуваннях арматури класу А500С було прийнято частоту БПН, рівну 14 Гц.
2.3. Програма експериментальних досліджень втомної міцності арматурного прокату класу А500С
Як дослідні зразки для проведення досліджень витривалості були прийняті арматурні стрижні діаметром 12, 14, 16 мм класу А500С за ДСТУ 3760-98.
Вибір зразків (по діаметру і класу) зроблений на підставі приведеного вище аналізу і був обумовлений наступним:
- арматурний прокат класу А500С за ДСТУ 3760-98 найбільш широко застосовується в сучасному будівництві;
- діаметри 12, 14, 16 мм, як правило, є найменшими діаметрами робочої арматури, яка застосовується в конструкціях, що розраховуються на витривалість, включаючи конструкції проїзної частини мостів;
- марка сталі Ст3пс, що застосовується для прокату діаметром 12, 14 та16 мм [86], характеризується мінімальним вмістом вуглецю і легуючих домішок у порівнянні з прокатом класу А500С інших діаметрів 18-22 мм (Ст3Гпс), 25-32 мм (25Г2С, 20ГС), що впливає на втомну міцність.
Зразки для проведення випробувань були відібрані від плавки промислового виробництва № 252867 заводу "Криворіжсталь". Хімічний склад сталі плавки приведений у табл.2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад сталі плавки № 243414
Марка сталі
Хімічний склад, %СМnSiSРСrNiСuNAsТiBALСтЗпс0,20,560,070,0250,0010,030,020,030,0070,0050,0020,00060,005
Для одержання мінімальних значень втомної міцності, вибір плавки, від якої відбиралися зразки для проведення випробувань, здійснювався так, щоб забезпечити близький до мінімального для даного діаметру вміст вуглецю, марганцю, а також значень механічних характеристик. Для цього була виконана відповідна статистична обробка результатів випробувань (табл.2.2-2.5) з визначення хімічного складу і механічних властивостей прокату 16 мм А500С,
Таблиця 2.2
Статистична обробка результатів випробувань по визначенню вмісту вуглецю (С) в арматурному прокаті ?16 мм класу А500С
Діаметр,
ммМарка сталіКількість аналізів хімскладу,
шт.Вміст вуглецю ( С )С max,
%С min,
%C,
%S
%V,
%16СтЗпс3900,2400,1600,1930,0130,067
Таблиця 2.3
Статистична обробка результатів випробувань по визначенню вмісту марганцю (Мп) в арматурному прокаті ?16 мм класу А500С
Діаметр, ммМарка сталіКількість аналізів хімскладу,
шт.Вміст марганцю ( Мп )
Мп max, %Мп min, %Мп ,
%S
%V,
%16СтЗпс3900,9000,4600,6670,0700,105
Таблиця 2.4
Статистична обробка результатів випробувань по визначенню межі текучості ?y в арматурному прокат