Статті

Робота сталі при розтяганні

Оновлено: 11 Листопада 2016 36

Класи сталі відрізняються один від одного механічними властивостями:

  • гарячекатана – м’яка;
  • холоднодеформована – середньої твердості;
  • термічно зміцнена – тверда.
мал.1. Діаграма деформацій при розтягуванні стержня з м'якої сталі

мал.1. Діаграма деформацій при розтягуванні стержня з м’якої сталі

Діаграма деформацій при розтягуванні стержня з м’якої сталі наведена на мал. 1.

М’яка сталь відрізняється великою пластичністю. Як відомо, стрижень при поступово зростаючому навантаженні зазнає наступні деформації. Від точки 0 (σ0) до точки a (σпр) деформації ε пропорційні напруженням σ і протікають по прямій 0a. За, межею пропорційності деформації стають пружно – пластичними і слідують по кривій до точки b – початку текучості.

У стані плинності деформації ростуть без додавання навантаження (у часі). За точкою c стрижень знову набуває здатність сприймати зростаюче навантаження. Відзначимо, що деформації, які відбуваються при завантаженні стрижня до межі пропорційності σпр, є пружними і зникають з розвантаженням стрижня (точка a повертається в точку 0) і при повторному завантаженні стрижня точка a продовжує той же шлях 0a0.

Якщо стрижень навантажити вище межі текучості, то після розвантаження він отримає залишкову деформацію 001 і при повторному завантаженні пружні деформації стрижня послідують по новій лінії 01 k1, паралельної 0a. При цьому стрижень набуває більш високу межу пропорційності, тобто буде зміцнений, що дозволить краще використовувати властивості сталі і зменшити витрату арматури.

мал. 2. Тріщино-утворення в згинальних елементах.

мал.2. Тріщино-утворення в згинальних елементах.

Основною механічною характеристикою гарячекатаної арматурної сталі є її межа плинності σпл. При напруженнях в арматурі, що досягають величини σпл, в розтягнутій зоні балки (мал. 2) внаслідок великої розтяжності м’якої сталі розкриваються великі тріщини. Відбувається поступове переміщення нейтральної осі до стиснутої грані перерізу – зменшення висоти стиснутої зони бетону x, роздроблення бетону і руйнування балки.

Тому при армуванні залізобетонних конструкцій, які працюють на вигин і на позацентрове стиснення з великим ексцентриситетом, гарячекатаної арматурної сталлю її попередньо піддають холодній обробці – зміцненню, при якому вона набуває нової штучно піднятої межі плинності.

мал. 3. Зчеплення арматури з бетоном

мал. 3. Зчеплення арматури з бетоном

Відносне подовження, при розриві, визначає пластичність сталі (у відсотках). Завдяки утворенню пластичних шарнірів в статично невизначених конструкціях і їх обліку є можливість економити сталь. Також спрощується армування.

Пластичність сталі робить кращими умови для виготовлення виробів з арматури, тому що сталі стали більш витривалими до згину в холодному стані при армуванні.

Зчеплення сталі з бетоном обумовлюється такими факторами, як склеювання арматури з бетоном, міцне зачеплення і тертя арматури при її висмикуванні з бетону внаслідок шорсткості поверхонь стрижнів. При розрахунку визначають повне значення сили зчеплення τзч, віднесене до 1см2 зовнішньої поверхні довжини закладення стрижня l3. Величина τзч непостійна. Вона збільшується з підвищенням марки цементу і його кількості, із зменшенням В/Ц і з віком бетону.

мал. 4. Зігнуті гаки: а - ручна заготівля; б - машинна заготівля,

мал. 4. Зігнуті гаки: а – ручна заготівля;

Напруження зчеплення розподіляються по довжині закладення стрижня нерівномірно (мал. 3), причому τзч не залежить від довжини закладення l3. Розрахункова напруга τзч=N/πdl3 із збільшенням довжини закладення зменшується. Практично збільшення l3 вище 15-20d не робить вплив на опір висмикування стрижня з бетону.

Для звичайних бетонів приймають τсц = 25-40 кг/см2.

мал. 5. Арматура періодичного профіля

мал. 5. Арматура періодичного профіля

Гладкі стрижні слабо опираються при висмикуванні з бетону. Тому на кінцях арматури роблять гаки (мал. 4). Арматура періодичного профілю, поверхня якої покрита виступами (мал. 5), має значно краще зчеплення з бетоном, і це дає можливість використати міцність високих марок сталі і не робити гаків на кінцях стрижнів.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *