Прочностно-деформативные характеристики арматуры

Под прочностными характеристиками понимают физический σ_y и условный σ_0,2 предел текучести арматуры, временное сопротивление σ_u. Их устанавливают по диаграмме «σ – ε», получаемой при испытании образцов на растяжении. Эти характеристики зависят от химического состава стали и технологии изготовления арматуры.

Для горячекатаных сталей классов АI, II, III характерно наличие на диаграмме «σ – ε» участка линейной зависимости (линия ОА) между напряжениями и деформациями (упругая работа стали) и четко выраженной площадки текучести (линия БВ). Граница зоны упругих деформаций обозначена точкой Б. Напряжения, соответствующие этой точке, называют физическим пределом текучести σ_y, т.е. пределом, при котором растут пластические деформации стали без увеличения внешней нагрузки.

Стали с ярко выраженной площадкой текучести принято называть “мягкими”. Основным показателем прочности мягких сталей считают физический предел текучести σ_y (что соответствует и классу арматуры – её нормативному сопротивление растяжению R_sn =σ_y – это основной показатель прочности “мягких” сталей).

За площадкой текучести такие стали снова приобретают свойство повышать сопротивление с ростом деформаций – наступает так называемая стадия самоупрочнения стали (до высшей точки диаграммы – участок ВГ), относительные деформации удлинения при этом в зависимости от класса сталей увеличиваются до 15…25%.

Способность “мягких” сталей к самоупрочнению используется для изготовления упрочненной вытяжкой арматуры АIIIв (повторяющееся предварительное натяжение арматуры до напряжения σ_к > σ_y обеспечивает выбор пластических деформаций, повышение предела текучести при каждом последующем загружении, а следовательно, повышение нормативного сопротивления R_sn).

Наивысшая точка графика соответствует условной величине предела прочности – временному сопротивлению разрыву стали σ_u. За этой точкой происходит местное сужение образца (появляется так называемая шейка) и разрыв.

Стали классов АIIIв и В_рI условно относят к мягким сталям.

Для стержневой арматуры повышенной прочности и высокопрочной проволоки, так называемых “твердых” сталей, четкого предела упругости и предела текучести на диаграмме «σ – ε» нет (отсутствует площадка текучести), поэтому пользуются понятием условного предела упругости и условного предела текучести.

За условный предел упругости принимают напряжение, при котором возникают остаточные относительные деформации, равные ε=0,02% от предельных остаточных деформаций. Это напряжение обозначают σ_0,02.

За условный предел текучести σ_0,2 принимают напряжение, соответствующее остаточным деформациям величиной ε= 0,2%.

Основным показателем прочности “твердых” сталей является временное сопротивление разрыву σ_u.

Класс арматуры и нормативная величина сопротивления растяжению определяются величиной σ_0,2 для стержневой арматуры, т.е. R_sn = σ_0,2.

Упрочненная волочением проволочная арматура имеет минимальные деформации при разрыве ε=4% и класс назначается по величине временного сопротивления разрыву, т.е. R_sn=0,75_*σ_u, т.к. деформируется практически упруго и затруднено определение даже условных характеристик.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению определяются: R_s=γ_i R_sn/γ_s, где γ_s≥1,1 и γ_s=1,0 – коэффициент надежности по арматуре для 1-ой и 2-ой групп предельных состояний соответственно; γ_i – коэффициенты условий работы.

В расчетах также учитываются:

Расчетное сопротивление арматуры сжатию R_sс≤400 МПа (400 МПа= ε_*Е= 2_*10^-3_*2_*10⁵, где Е= σ/ ε=(1,8…2,1) _*10⁵МПа – модуль упругости стали, зависит от класса стали), что определяется предельной сжимаемостью бетона, т.к. после раздробления бетона в сжатом элементе или зоне сечения учет работы на сжатие гибких стержней не имеет смысла.

Под деформативностью понимают характеристики пластичности стали, характеризуемые формой диаграммы «σ – ε», величину угла загиба или число перегибов в холодном состоянии, ползучесть стали (реологические свойства). Удлинение стали при разрыве оценивают величиной равномерного относительного удлинения при разрыве (без учета длины шейки разрыва) эталонного образца. Этой величиной характеризуется разрушение конструкции (хрупкое или пластичное). От угла загиба и числа перегибов зависит возможность обработки арматурной стали.