Файл: Ашрабов, А. Б.pdf

собразца мгновенно сбросить

ивновь приложить нагрузку, то за счет необратимых потерь энергии деформирования на диаграмме будет иметь место

пряжений, больших, чем от . Сталь становится как бы бо­ лее хрупкой—исчезает площад­ ка текучести, повышается пре­ дел пропорциональности и уменьшается полная деформа­ ция при разрыве. Это явление носит название наклёпа стали. Такую сталь можно использо­ вать в железобетонных кон­ струкциях с высокими напря­ жениями.

Необходимо подчеркнуть, что указанная диаграмма не характерна для твердых высо­ копрочных арматурных сталей

сповышенным содержанием

66

классов дают наглядное представление об их упругопластических и прочностных характеристиках (рис. I. 22).

При наличии в железобетонном элементе арматуры разных классов, подвергаемой и не подвергаемой пред­ варительному натяжению, а также бетонов разных ма­ рок, каждый вид арматуры и бетона принимается со своим расчетным сопротивлением.

мости. Пластические свойства стали в значительной

и ниже характеристики пластичности, сталь становится более хрупкой. При увеличении содержания углерода более 0,5% сталь плохо сваривается.

Повышение прочности арматурной стали достигается ее легированием и термической или механической холод­ ной обработкой. При легировании путем введения неболь­ шого количества элементов никеля, хрома, марганца, ти­ тана, циркония -и т. д., изменяется химический состав ста­ ли, что отражается в ее марке. Так, например, в марках 20ХГ2Ц первая цифра обозначает содержание углерода

Упрочнение стали при термической обработке достига­ ется ее нагревом до различных (в зависимости от марок) температур — 200—900 °С и последующим охлаждением

ее(отпуском).

При холодной механической обработке повышение

прочности достигается протяжкой через фильеры с пос­

ледовательно уменьшающимися диаметрами, прокаткой, вытяжкой, скручиванием и сплющиванием.

При этом повышение прочности стали происходит за счет явления наклепа. Термическая и холодная упрочняю*

67

щая обработка в обозначении класса стали отмечается дополнительными индексами: «т» — при термическом уп­ рочнении (например, Ат-У), «в» — при упрочнении вы­ тяжкой (например, А - Шв) . В классе Атк индексом «к» обозначено, что в качестве арматуры используется высо­ копрочная проволока — катанка. Для арматурной прово­ локи периодического профиля сплющенной добавляется индекс «р» (например, Вр-П). Следует отметить, что тер­ мически упрочненная сталь обладает большей пластич­ ностью, чем механически упрочненная в холодном состоя­ нии, поэтому процесс упрочнения стали заключается в оп­ ределенном чередовании термической и холодной обра­ ботки, всегда заканчивающийся низкотемпературным от­ пуском.

При продолжительном действии нагрузок арматурная сталь, так же как и бетон, проявляет свойства ползучести и релаксации напряжений, тесно связанных друг с дру­ гом. Эти свойства имеют большое значение для напря­ гаемой арматуры в предварительно-напряженных желе­ зобетонных элементах, способствуя потерям предвари­ тельных напряжений. Ряд экспериментальных исследова­ ний показал, что и' в высокопрочной стержневой и прово­ лочной арматуре при нормальных температурах происхо­ дят заметные пластические деформации во времени, обусловленные высоким уровнем постоянных растяги­ вающих напряжений. В настоящее время еще не до кон­ ца установлены количественные характеристики предела ползучести и релаксационной способности арматурных сталей, вследствие влияния на них значительного числа факторов, основными из которых являются уровень и длительность нагружения, химический состав стали, тех­ нология производства, температура среды.

Ввиду относительных трудностей экспериментального определения релаксационных характеристик, в настоящее время делаются настойчивые попытки определения доста­ точно достоверной математической зависимости для выра­ жения степени релаксации напряжений через деформации ползучести.

Существенное влияние на реологические характери­ стики арматурной стали оказывает явление как искусст­ венного, так и естественного старения. К такой арматуре относится высокопрочная проволока, стержневая из ста­ ли марки 30ХГ.2С, а также упрочненная вытяжкой арматура из стали марок 25Г2С (или 35 ГС).

68

Явления старения увеличивают зону упругой работы стали и, следовательно, уменьшают деформации ползуче­ сти, а также разницу между пределом пропорционально­

происходит ее усталостное разрушение, имеющее хрупкий характер. Расчетная база, которой обычно определяется предел выносливости, принимается равным 2 млн. цик­ лов. Однако следует учитывать, что для ряда конструк­ ций (особенно гидротехнических) число загружений во время эксплуатации достигает десятков и даже сотен миллионов циклов. В то же время эксперименты показы­ вают, что при исследовании выносливости проволочной арматуры достаточно 1 млн. циклов. Наименьшее значе­

§ 3. Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н

Совместная работа бетона и стальной арматуры- Же ­ лезобетоном называется комплексный материал, состоя­ щий из бетона и стальной арматуры.

Бетон, как и другие каменные материалы, хорошо со­ противляется сжатию и значительно хуже растяжению. В изгибаемых элементах высокое сопротивление бетона сжатию используется в сжатой зоне, а высокое сопротив­ ление арматуры растяжению в растянутой зоне.

Совместная работа бетона и стальной арматуры в же­ лезобетонных конструкциях обусловлена тем, что бетон при затвердении прочно сцепляется с арматурой; сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения.

Бетон является благоприятной средой для защиты ар­ матуры от коррозии. К преимуществам железобетона от­ носятся его долговечность, высокая стойкость против воз­ действия огня и атмосферы, хорошая сопротивляемость действию статических и динамических нагрузок и воздей­ ствий.

69