Влияние предварительного напряжения высокопрочной арматурной стали класса Ат1200 (Ат-YII) на напряженно-деформированное состояние изгибаемых железобетонных элементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Кауров Анатолий Иванович

• Кауров Анатолий Иванович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Кауров Анатолий Иванович

В В Е Д Е Н И Е

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИСТОРИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ В РОССИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Развитие и современное состояние производства высокопрочных арматурных сталей

1.2. Рациональное применение эффективных видов высокопрочной арматурной стали в предварительно напряженных изгибаемых железобетонных элементах

1.2.1. Сравнительный анализ существующих предложений по аналитическому описанию диаграмм растяжения арматурной стали и расчетной оценке

их трансформации в результате предварительного напряжения

1.2.2. Современные методы расчета прочности нормальных сечений, учитывающие в явном виде диаграммы работы материалов и эффект деформационного упрочнения арматуры при предварительном напряжении

1.2.3. Обзор методов расчетной оценки анкеровки напрягаемой арматуры и влияния на прочность наклонных сечений изгибаемых элементов продольных трещин раскалывания концевых участков

1.3. Определение основных направлений исследования

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И СЛУЖЕБНЫЕ СВОЙСТВА ТЕРМО-МЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННОЙ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ КЛАССА Ат1200 (Ат-УП) ДИАМЕТРОМ 10.. ,25мм

2.1. Механические свойства в состоянии поставки

2.2. Диаграмма условно-мгновенного растяжения и предложения по ее аппроксимации

2.3. Влияние предварительного напряжения на механические свойства и диаграмму растяжения

2.4. Реологические свойства:

2.4.1. Релаксация напряжений

2.4.2. Деформации ползучести

2.5. Служебные (эксплуатационные) свойства

2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С АРМАТУРНОЙ СТАЛЬЮ КЛАССА Ат1200 (Ат-У11) В СТАДИИ ОБЖАТИЯ

3.1. Методика экспериментальных исследований:

3.1.1. Проектирование, конструирование и изготовление опытных образцов

3.1.2. Испытание опытных образцов при передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон

3.2. Предложения по расчетной оценке продольной трещиностойкости концевых участков преднапряженных изгибаемых элементов с арматурой класса Ат1200 (Ат-УП) в стадии обжатия

3.2.1. Образование и раскрытие продольных трещин раскалывания концевых участков опытных образцов

3.2.2. Дифференцированное назначение величины предварительного напряжения арматуры, контролируемой на момент отпуска натяжения, и передаточной прочности бетона

3.3. Длина зоны передачи преднапряжения

3.4. Выгиб, начальные трещины в сжатой при эксплуатации зоне (трещины обжатия)

3.5. Потери предварительного напряжения

3.6. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПРОЧНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С АРМАТУРНОЙ СТАЛЬЮ КЛАССА Ат1200 (Ат-УП)

ПРИ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

4.1. Методика экспериментальных исследований

4.2. Характер разрушения опытных образцов

4.3. Прочность нормальных сечений:

4.3.1. Анализ результатов испытаний, проверка сопоставимости расчетных и

147

опытных данных ........................................................................ 14/

4.3.2. Предложения по расчету прочности нормальных сечений преднапряженных изгибаемых элементов с арматурной сталью класса Ат1200 (Ат-У11) с использованием диаграммы растяжения арматуры

4.4. Прочность наклонных сечений

4.4.1. Анализ результатов испытаний, оценка сходимости теоретических поло-

173

жений и экспериментальных данных

4.4.2. Рекомендации по уточнению методики расчета прочности наклонных сечений по растянутой зоне преднапряженных изгибаемых элементов с учетом влияния начальных продольных трещин раскалывания приопор-ных участков

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ДЕФОРМАТИВНОСТЬ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С АРМАТУРНОЙ СТАЛЬЮ КЛАССА Ат1200 (Ат-УП) ПРИ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

5.1. Методика экспериментальных исследований

5.2. Трещиностойкость сечений, нормальных к продольной оси элемента

5.2.1. Момент образования нормальных трещин

5.2.2. Ширина раскрытия нормальных трещин

5.3. Трещиностойкость сечений, наклонных к продольной оси элемента

5.3.1 Образование наклонных трещин

5.3.2 Ширина раскрытия наклонных трещин

5.4. Влияние предварительного напряжения на деформативность (жесткость) изгибаемых элементов

5.5. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ТОМ 2 - Приложения ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Методики экспериментальных исследований физико-механических и служебных (эксплуатационных) свойств арматурной стали класса Ат1200 (Ат-YII)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты экспериментальных исследований служебных (эксплуатационных) свойств арматурной стали класса Ат1200 (Ат-YII)

Б.1. Усталостная прочность

Б.2. Коррозионная стойкость

Влияние контактного электронагрева и длительного нагрева на механи-

Б

ческие свойства

Б.4. Хладостойкость (низкотемпературная прочность)

Б.5. Свариваемость

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Определение уравнений деформированной при изгибе оси элементов по значениям экспериментальных прогибов

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Расчет экономической эффективности и обоснование практической значимости результатов исследований

Г.1. Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований в рекомендации по освоению промышленного производства арматурной

стали класса Ат1200 (Ат-YII) на металлургических предприятиях

Г.2. Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований в рекомендательные документы по применению арматуры класса

Ат1200 (Ат-YII) в железобетонных конструкциях

Г.3. Экономическая эффективность от применения арматуры класса Ат1200

(Ат-YII) в строительной индустрии

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Вычислительная программа «Количественная оценка эффекта упрочнения арматурных сталей в результате предварительного напряжения (с использованием деформационного варианта теории упрочнения)

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Вычислительная программа «Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов с учетом влияния эффекта упрочнения напрягаемой арматурной стали» (диаграмма арматурной стали аппроксимирована по

3-ем участкам кубическим сплайном)

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Вычислительная программа «Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов с учетом влияния эффекта упрочнения напрягаемой арматурной стали» (диаграмма арматурной стали аппроксимирована по

4-ем участкам кубическим сплайном)

ПРИЛОЖЕНИЕ И. Справка о внедрении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние предварительного напряжения высокопрочной арматурной стали класса Ат1200 (Ат-YII) на напряженно-деформированное состояние изгибаемых железобетонных элементов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Дальнейшее расширение масштабов современного строительства требует непрерывного развития производства сборного и монолитного железобетона, который является и по мировым прогнозам в обозримой перспективе останется доминирующим конструкционным материалом и крупным потребителем металла.

Однако объем производства железобетонных конструкций по темпам роста значительно опережает выпуск арматурной стали. В этих условиях экономия металла для армирования железобетонных конструкций приобретает для строительной индустрии особо актуальное значение.

Эффективным направлением снижения расхода дефицитной арматурной стали является расширение в общей структуре ее потребления удельного веса сталей с повышенными и высокими показателями прочности и эксплуатационной надежности, а также совершенствование проектных решений несущих железобетонных конструкций на их основе.

Наибольшая экономическая эффективность достигается при использовании высокопрочных арматурных сталей в конструкциях из предварительно напряженного железобетона. Применение высокопрочной арматуры в качестве напрягаемой позволяет наиболее рационально использовать ее механические свойства, оказывая тем самым положительное влияние на несущую способность железобетонных конструкций и обеспечивая действительное снижение их металлоемкости с сохранением заданных параметров надежности и долговечности.

Термомеханически упрочненная арматурная сталь класса Ат1200 (Ат -VII)1, первые опытно-промышленные партии которой в полном сортаменте (диаметром 10...32мм) были прокатаны и исследованы при непосредственном участии автора на Западно-Сибирском и Криворожском металлургических комбинатах [63, 69, 70, 135, 136], и до настоящего времени остается наиболее высокопроч-

1 Ат-УП - обозначение данного класса арматуры согласно ГОСТ10884-81 [32] , утратившего силу с введением в действие с 01.01.96г. нового ГОСТ 10884-94 [33] , в соответствии с которым введено и принято в настоящей работе новое обозначение данного класса арматурной стали - Ат1200.

ным видом отечественной стержневой арматуры с условным пределом текуче-

2 2 сти бг0 (2 > 1200 Н/мм и временным сопротивлением аи > 1450 Н/мм .

Разработка и внедрение в практику проектирования предварительно напряженных железобетонных элементов арматурной стали класса Ат-1200 (далее-сталь Ат1200) представляется весьма актуальной задачей и важнейшим условием достижения уровня лучших мировых стандартов в области преднапряженного железобетона.

Для освоения ее промышленного производства на металлургических предприятиях и эффективного внедрения в строительной индустрии необходимы соответствующие технологические регламенты прокатки и нормативно-техническая документация строительных норм, разработка предложений для которых требует, в первую очередь, комплексного изучения физико-механических и служебных (эксплуатационных) свойств исследуемой арматуры в полном сортаменте.

К тому же, высокие прочностные характеристики напрягаемой арматурной стали Ат1200, особенно больших диаметров, определяют особые условия ее применения в предварительно напряженных железобетонных элементах. Данное обстоятельство диктует необходимость и исключительную важность всестороннего изучения особенностей работы преднапряженных конструкций на основе стали исследуемого класса.

Актуальность отмеченных проблем подтверждается также тем фактом, что предпринятые по их решению исследования проведены в свое время в НИИЖБ в соответствии с госзаказом № 05-0062-87 целевой комплексной научно-технической программы по строительству в рамках двух научно-технических отчетов на темы 2:

- «Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях высокопрочной термомеханическиупрочненной арматурной стали класса Ат-УП»[135];

- «Исследовать свойства и особенности работы в изгибаемых железобетонных элементах арматурной стали класса Ат-У11 диаметром 10....25 мм и подготовить предложения по расчету и проектированию» [63].

2 Автор являлся ответственным исполнителем данных научно-технических отчетов.

С позиции решения вышеуказанных проблем и снятия всех других вопросов, препятствующих широкому применению стали Ат1200 в железобетонных конструкциях, определены цели и задачи диссертационного исследования.

Цель диссертационной работы состоит в комплексном исследовании физико-механических и служебных свойств термомеханически упрочненной стержневой арматуры класса Ат1200 в полном сортаменте (для класса в целом) и особенностей ее применения в предварительно-напряженных изгибаемых элементах для разработки предложений в нормативные документы по расчету и проектированию железобетонных конструкций.

Достижение указанной цели обусловило постановку и решение следующих конкретных исследовательских задач:

1. Осуществить опытно-промышленные прокатки на ряде металлургических комбинатов с применением передовой технологии термомеханического упрочнения стали в потоке прокатного стана и получить высокопрочную стержневую арматурную сталь Ат1200 с заданными физико-механическими и служебными свойствами по всему сортаменту (диаметром 10. 32мм).

2. Дать обобщенную оценку вышеуказанных свойств для класса Ат1200 в целом на базе обширного экспериментального материала по испытанию натурных образцов данной стали и статистической обработки результатов.

3. Выполнить анализ влияния преднапряжения на изменение прочностных и деформативных свойств стали Ат1200 по результатам испытания опытных образцов как в состоянии поставки, так и после предварительного напряжения и разработать предложения для аппроксимации среднестатистической исходной и "упрочненной" диаграмм растяжения.

4. Провести физические эксперименты по испытанию опытных, "крупноразмерных", изгибаемых преднапряженных элементов с арматурой Ат1200 как в доэксплуатационной стадии отпуска натяжения арматуры и выдержки под нагрузкой, так и в стадии, моделирующей эксплуатационное нагружение.

5. По результатам испытания опытных балочных элементов на основе стали Ат1200 исследовать влияние предварительного напряжения на:

- продольную трещиностойкость концевых участков при отпуске натяжения арматуры и предложить методику расчетной оценки анкеровки напрягаемой арматуры;

- прочность нормальных и наклонных сечений и разработать методику расчета с использованием реальных диаграмм растяжения исследуемой стали;

- деформативность и трещиностойкость, подготовить предложения по их расчетной оценке.

Объектом исследования являются высокопрочная термомеханически упрочненная арматурная сталь класса Ат1200 и предварительно напряженные изгибаемые железобетонные элементы на ее основе.

Предмет исследования составляют свойства арматурной стали класса Ат1200 и особенности напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов на ее основе.

Методология и методы исследований. В основу диссертационного исследования, в первую очередь, положен системный подход, как общенаучная методология. Изучение объекта и предмета исследований, решение поставленных задач предпринято на теоретическом и эмпирическом уровнях.

Теоретическо-методологической основой послужили классические труды отечественных и зарубежных ученых в области теории сопротивления железобетона, а также основные положения технической теории упрочнения арматурных сталей, предложенной проф. Мадатяном С.А., получившей дальнейшее развитие в разработанном проф. Митасовым В.М. диаграммно-энергетическом подходе к расчету железобетонных конструкций.

Эмпирическую базу исследований составили физические эксперименты с использованием современных измерительных приборов, стендов, автоматизированных средств регистрации измерений; различные методы анализа полученных эмпирических данных (графические, математические, статистической обработки экспериментальных данных и др.)

Научная новизна диссертационной работы. Основные результаты исследования, определяющие научную новизну заключаются в следующем:

1. В области исследования высокопрочной арматурной стали Ат1200 как эффективного вида арматуры для железобетонных конструкций:

- дана комплексная оценка физико-механических и служебных (эксплуатационных) свойств стали Ат1200 для класса в целом, базирующаяся на результатах испытаний впервые прокатанных по всему сортаменту опытно-промышленных партий;

- получены новые экспериментальные результаты влияния предварительного напряжения стали Ат1200 на изменение ее прочностных и деформативных свойств, на основании которых предложены аппроксимирующие функции для аналитического описания исходной и "упрочненной" диаграмм растяжения.

2. В области исследования напряженно-деформированного состояния предварительно-напряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200 в доэксплуа-тационной стадии отпуска натяжения арматуры:

- разработана методика расчетной оценки продольной трещиностойкости приопорных участков;

- выявлены основные факторы, определяющие длину зоны передачи напряжений, предложена их аналитическая аппроксимация.

3. В области исследования прочности нормальных сечений предварительно напряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200:

- доказано повышение прочности нормальных сечений за счет выявленного эффекта упрочнения напрягаемой арматуры;

- предложена методика расчета прочности нормальных сечений преднапря-женных изгибаемых элементов с использованием реальных диаграмм деформирования.

4. В области исследования прочности и трещиностойкости наклонных сечений предварительно напряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200:

- разработаны рекомендации по уточнению методики расчета прочности наклонных сечений по растянутой зоне с учетом влияния продольных трещин раскалывания приопорных участков;

- предложен дифференцированный подход к назначению величины предварительного напряжения и передаточной прочности бетона при различных вариантах анкеровки напрягаемой арматуры в сочетании с другими факторами, влияющими на прочность наклонных сечений;

- уточнена общая методика норм по расчетной оценке образования и раскрытия наклонных трещин, более корректно учитывающая погашение усилия обжатия на длине зоны передачи напряжений в сечениях, наиболее опасных с позиции образования наклонных трещин.

Основные положения, выносимые на защиту. Наиболее существенные результаты, которые получены автором и выносятся на защиту, следующие:

- результаты экспериментальных исследований механических свойств стали Ат1200 в состоянии поставки и влияния предварительного напряжения на повышение характеристик сопротивления малым пластическим деформациям osi Оо,о 2 0о,о 0о,ъ ^о, 2 и т.д.) и диаграмму условно-мгновенного растяжения;

- данные экспериментальных исследований по реологическим и служебным свойствам исследуемой стали, таким как: релаксация напряжений и деформации ползучести, усталостная прочность, коррозионная стойкость, низкотемпературная прочность, влияние контактного электронагрева и длительного нагрева на механические свойства, свариваемость и др.;

- предложения по аналитическому описанию диаграммы растяжения стали Ат1200, основанные на применении методов сплайн-интерполяции;

- предложения в СНиП по нормативному Rsn и расчетному сопротивлениям Rs растяжению для класса Ат1200 в целом;

- результаты экспериментально-теоретических исследований напряженно -деформированного состояния предварительно-напряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200 в стадии отпуска натяжения арматуры и при длительной выдержке под нагрузкой;

- предложения по конструированию приопорных участков предварительно напряженных изгибаемых элементов, обеспечивающие снижение распорного воздействия напрягаемой арматуры на бетон и усиление ее анкеровки;

- методика расчетной оценки влияния предварительного напряжения исследуемой арматурной стали на образование и раскрытие продольных трещин раскалывания концевых участков изгибаемых элементов;

- предложения по расчетной оценке влияния продольных трещин раскалывания на длину зоны передачи напряжений с арматуры на бетон при различных вариантах усиления анкеровки напрягаемой арматуры исследуемого класса;

- результаты экспериментально-теоретических исследований влияния предварительного напряжения стали Ат1200 (включая большие диаметры) на прочность, трещиностойкость нормальных и наклонных сечений, жесткость изгибаемых элементов, в том числе имеющих до эксплуатационные продольные трещины раскалывания на концевых участках;

- методика расчета прочности нормальных сечений преднапряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200 с использованием реальных диаграмм деформирования;

- рекомендации по уточнению методики расчета прочности наклонных сечений по растянутой зоне преднапряженных изгибаемых элементов со сталью Ат1200 с учетом влияния начальных продольных трещин раскалывания приопор-ных участков и различных схем нагружения;

- уточненная методика по расчетной оценке образования и раскрытия наклонных трещин в преднапряженных изгибаемых элементах со сталью Ат1200.

Достоверность и надежность полученных результатов обеспечивается:

- корректным использованием классических и современных научных положений в области теории прочности железобетона;

- методологически обоснованным комплексом экспериментальных исследований, проведенных на испытательных площадках НИИЖБ с применением современных измерительных приборов, стендов, автоматизированных средств регистрации исследуемых параметров;

- использованием обширных экспериментальных данных по испытанию натурных образцов исследуемой стали и опытных изгибаемых элементов на ее основе, как базы для предлагаемых теоретических положений;

- достаточной по объему выборкой результатов измерений, позволившей провести достоверную статистическую обработку полученных результатов.

Личный вклад автора. Постановка и реализация вышеуказанных задач диссертационного исследования осуществлены лично автором или при его непосредственном участии. Так, автору принадлежат:

- участие в организации опытных прокаток и отладке технологии термомеханического упрочнения стали на класс Ат1200 в полном сортаменте на прокатных станах Западно-Сибирского и Криворожского металлургических комбинатов;

- испытание натурных образцов исследуемой стали и опытных изгибаемых элементов на ее основе, анализ результатов экспериментальных исследований;

- разработка предложений по расчетной оценке особенностей напряженно-деформированного состояния изгибаемых элементов с напрягаемой арматурой класса Ат1200;

Практическая значимость работы заключается в том, что обоснована возможность рационального использования высокопрочной стали Ат1200 в качестве напрягаемой арматуры изгибаемых элементов, при применении которой обеспечивается существенный экономический эффект (см. Приложение Г).

Внедрение результатов диссертационного исследования проходило по нескольким направлениям:

а) внедрение в практику производства исследуемой арматурной стали:

Результаты комплексного изучения свойств исследуемого класса по всему

сортаменту опытных партий в виде систематизированных предложений использованы Западно-Сибирским («ЗапСиб») и Криворожским («Криворожсталь») металлургическими комбинатами при совершенствовании технологии прокатки и разработке технических условий для освоения промышленного производства тер-момеханически упрочненной стержневой арматурной стали Ат1200 марок 30ХС2 и 30ХГС2 (см. справку о внедрении - Приложение И);

б) внедрение в практику проектирования и производства железобетонных конструкций:

- результаты исследований включены в рекомендательные документы для строительных норм: «Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях эффективных видов стержневой арматуры» ( М.:НИИЖБ, 1987г.) [136] и «Предложения по расчету и проектированию изгибаемых железобетонных элементов с арматурной сталью класса Ат-ТИ диаметром 10.25 мм» (М.: НИИЖБ, 1989г.) [63] . Данные документы были составлены в развитие соответствующих разделов СНиП [150, 152];

- отдельные результаты исследований вошли в Межгосударственный стандарт ГОСТ 10884- 94 «Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия» [33] .

в) внедрение в учебный процесс при подготовке кадров:

Разделы диссертации, включающие теоретические выкладки и инженерные расчеты железобетонных изгибаемых элементов, внедрены автором в учебный процесс на кафедре «Промышленное и гражданское строительство» ВСГУТУ при чтении следующих курсов лекций: «Теория и проектирование железобетонных и каменных конструкций зданий различного функционального назначения» для

студентов по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство» (уровень магистратуры) и «Железобетонные конструкции» для студентов специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений».

Апробация результатов работы осуществлялась в форме участия в научно-дискуссионной практике. Основные положения диссертационного исследования докладывались автором на:

- ежегодных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов НИИЖБ ( г. Москва,1987г., 1988г.);

- ежегодной сессии Национального комитета Международной федерации по предварительно напряженному железобетону (НК ФИП), посвященная новым видам арматуры для преднапряженных конструкций (г. Харьков, 10-12 октября 1989г.);

-Всероссийской научной конференции «Байкальские чтения по математическому моделированию процессов в синергетических системах» (г. Улан-Удэ, 2023 июля 1999г.);

- ежегодных научно-практической конференциях преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГУТУ, секция «Строительство и архитектура» (г. Улан-Удэ, 2015г., 2016г, 2017г.);

- 1У Международной научно-практической конференции «Социально- экономическое развитие России и Монголии: Проблемы и перспективы» (г. Улан -Батор, 12-15 мая 2015г.);

- Международной научной конференции «Инновационные пути развития железобетона», посвященной 75-летию д-ра техн. наук, профессора Митасова В.М. (Новосибирский архитектурно-строительный университет (Сибстрин), г. Новосибирск, 17-18 марта 2016г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, общим объемом 3,4 п.л., включая 5 статей в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК РФ. Большинство работ опубликованы без соавторства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; 5 глав, включающих 25 параграфов; заключения, содержащего общие выводы; списка литературы из 185 наименований и отдельного тома приложений. Работа изложена на 324 страницах ( 247 страниц основного текста), содержит 60 иллюстраций, 48 таблиц и 8 приложений.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИСТОРИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ В РОССИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Развитие и современное состояние производства высокопрочных арматурных сталей

Важнейшим преимуществом железобетонных конструкций является возможность применения в них арматурных сталей повышенной и высокой прочности. Разработка и использование высокопрочной арматуры является единственным эффективным решением проблемы обеспечения строительной индустрии дефицитной арматурной сталью, повышения экономической эффективности и конкурентоспособности отечественного строительства. Исходя из этой концепции, в нашей стране, равно как и в других развитых странах, непрерывно осуществляется работа по повышению прочности и технологичности арматурного проката [78, 80, 85].

Существенное повышение прочности арматурных сталей, как для обычного, так и преднапряженного железобетона, стало возможным благодаря развитию теории и технологии упрочнения арматурного проката. Одним из важнейших направлений при этом является термическая обработка металла в сочетании с оптимальными легированием [17, 110, 157, 169, 175, 178].

Наибольшее развитие в отечественной практике получила технология термомеханического упрочнения стержневой арматурной стали в технологическом потоке с прокатного нагрева, впервые разработанная в 1964-1967г.г. в бывшем СССР и позволяющая при относительно низкой себестоимости передела, используя эффект высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО), существенно (на 30-35%) повышать прочностные свойства стали определенного химического состава или получать необходимые свойства при пониженном содержании в стали легирующих элементов [157].

Известно также производство термоупрочненной арматурной стали с отдельного нагрева с применением электрического или печного нагрева, но данный вариант термообработки сортового проката сопряжен с большими капитальными и эксплуатационными затратами, высоким расходом энергетических ресурсов и по этой причине не используется в нашей стране для массового производства высокопрочной арматуры.

Таким образом, наиболее эффективным направлением является расширение промышленного производства термомеханически упрочненной с прокатного нагрева высокопрочной арматуры. Данная прогрессивная технология способствовала успешному

развитию в 60-х годах производства высокопрочной арматурной стали для обычного и преднапряженного железобетона и позволила выйти на уровень лучших мировых стандартов в данной области [83, 104]. Это было достигнуто главным образом, благодаря разработке и применению напрягаемой арматурной стали классов А800 (А-^, Ат800 (Ат^) и Ат1000 (Ат-YI) в преднапряженных конструкциях, где достигается наибольшая экономическая эффективность от использования высокопрочной арматуры.

Процесс интенсивного развития производства преднапряженного железобетона существенно замедлился в 90-ые годы, ознаменованные перестройкой и общим экономическим спадом в России. Выпуск преднапряженных конструкций снизился более чем в 10 раз, соответственно уменьшились объемы производства высокопрочных арматурных сталей [60].

Последующий период экономического роста потребовал увеличения объемов производства железобетона для обеспечения развития, в первую очередь, жилищно-гражданского строительства. При этом прирост производства железобетона должен был осуществлен без масштабного увеличения объемов арматурной стали. Решение данной проблемы не представлялось возможным без повышения прочностных и эксплуатационных свойств арматурной стали, рационального ее применения и дальнейшего развития преднапряженного железобетона.

Металлургическая промышленность в это время освоила, с использованием технологии ВТМО, на Западно-Сибирском, Череповецком и Макеевском, а также на Криворожском металлургических комбинатах массовый выпуск по ГОСТ 10884-94 термо-механически упрочненной арматурной стали как повышенной прочности, классов: Ат400С (Ат-ШС) марок Ст5сп, Ст5пс; Ат-500С (Ат-ТС) марок 25Г2С и 28С, так и высокопрочной, классов: Ат-800 (Ат^) марок 20ГС, 20ГС2, 08Г2С и 28С; Ат1000 (Ат^) марок 20ГС2, 20ХГС2 и 20ГС. В последнее время наметилась устойчивая тенденция к наращиванию объемов производства указанных классов арматурной стали.

В настоящее время исследования по стержневой высокопрочной напрягаемой арматурной стали развиваются по двум главным направлениям [78]:

- повышение прочности стержневой арматуры до уровня по о"0,2 =1200 4-1400 Н/мм и обеспечение комплекса надлежащих эксплуатационных свойств;

- разработка теоретических положений, эффективных технологий и оборудования для рационального применения напрягаемой арматуры.

Для дальнейшей практической реализации данных направлений, имеющих целью разработку и массовое использование в железобетонных конструкциях высокопрочных

арматурных сталей с одновременным снижением удельного веса малоэффективной (обыкновенного качества) арматуры, была поставлена задача по освоению промышленного производства новой термомеханически упрочненной стержневой арматурной стали класса Ат1200 (Ат-Т11). В связи с этим НИИЖБ совместно с Институтом черной металлургии Минчермета СССР была проведена соответствующая исследовательская работа. Первые опытные партии арматуры данного класса были получены только в мелком сорте диаметров 12,14, и 18 мм из стали марки 30ХС2 на Западно-Сибирском металлургическом комбинате [126].

При этом следует отметить, что технология термоупрочнения в потоке прокатного стана арматуры более высоких диаметров сопряжена со значительными трудностями. По этой причине высокопрочная арматурная сталь с условным пределом текучести 600 Н/мм2 и выше выпускается в большей своей части в виде стержней диаметров 10...18 мм (более 96% объема выпуска) и в существенно меньшем количестве - диаметров 20...40 мм, несмотря на то, что потребность в последней составляет по меньшей мере 20% всей потребности в стержневой напрягаемой стали. Что же касается термомехани-чески упрочненной стержневой арматуры повышенной (класса Ат600) и высокой прочности (классов Ат800, Ат1000), то в структуре массового производства практически полностью отсутствует выпуск такой арматуры диаметров 20...28 мм, которая весьма эффективна при изготовлении изгибаемых и сжатых несущих конструкций.

Целесообразность производства и использования высокопрочной арматурной стали, включая Ат1200, в стержнях среднего сорта (диаметром 20...28 мм) и крупного сорта (диаметром 30...32 мм) помимо указанного, может быть оправдана также в силу следующих факторов: во-первых, себестоимость стержней по мере увеличения диаметра от 10 до 40 мм снижается примерно на 10-12%; во-вторых, за счет освоения производства стержней больших диаметров, возможно резкое наращивание объема выпуска прокатной продукции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кауров Анатолий Иванович, 2017 год

- 48 с.

38. Гузеев, Е.А. Исследование изгибаемых железобетонных элементов, армированных стержнями из высокопрочной термически упрочненной стали [Текст] : Дисс... канд. техн. наук: 05.23.01/ Гузеев Евгений Андреевич. - М., 1964. -126с.

39. Гузеев, Е.А. Железобетонные балки, армированные стержневой термически упрочненной арматурой [Текст] / Е.А. Гузеев // Бетон и железобетон. - 1963. - № 9. - С. 424-426.

40. Гусак, А.А. Приближение функций [Текст] / А.А. Гусак. - Минск: Университетское, 1989. - 174с.

41. Гуща, Ю.П. Исследование характера упругопластических деформаций стержневой напрягаемой арматуры [Текст] / Ю.П. Гуща, Б.П. Горячев, О.М. Рыбаков // Эффективные виды арматуры для железобетонных конструкций. - М.: Стройиз-дат, 1970. - С. 165-180.

42. Гуща, Ю.П. Предложения по нормированию диаграммы растяжения высокопрочной стержневой арматуры [Текст] / Ю.П. Гуща // Бетон и железобетон. -1979. - № 7.

43. Гуща, Ю.П. Влияние диаграммы растяжения и механических характеристик высокопрочных арматурных сталей на несущую способность изгибаемых железобетонных элементов [Текст] / Ю.П. Гуща // Теория железобетона. - М.: Стройиздат, 1972. - С. 59-64.

44. Гуща, Ю.П. Исследование изгибаемых железобетонных элементов при работе стержневой арматуры в упругопластической стадии [Текст]: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Гуща Юрий Петрович. - М., 1967. - 142с.

45. Даль, В. Диаграмма деформации [Текст] / В. Даль, П. Бельхе //Статическая прочность и механика разрушения сталей: сб. науч. тр. / перевод с нем. : [под ред. В.Даля, В. Антона]. - М.: Металлургия, 1986. - С.51-133.

46. Дегтярев, В.В. Расчет на прочность изгибаемых элементов с учетом характера диаграммы растяжения арматуры [Текст] / В.В. Дегтярев // Сообщ. ВНИИТС.

- 1959. - № 143.

47. Дмитриев, С.А. Влияние предварительного напряжения на деформации и прочность изгибаемых элементов [Текст] / С.А. Дмитриев, Е.И. Дмитрюкова // Предельные состояния железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1976. -С. 180-184.

48. Дмитриев, С.А. Влияние величины предварительного напряжения на трещино-стойкость, деформации и прочность железобетонных элементов [Текст] / С.А. Дмитриев, Р.К. Махто, Ю.Ф. Бирулин // Особенности деформаций бетона и железобетона и использование ЭВМ для оценки их влияния на поведение конструкций. - М.: Стройиздат, 1969. - С. 193-209.

49. Дмитриев, С.А. Влияние предварительного напряжения на прочность и жесткость железобетонных конструкций [Текст] / С.А. Дмитриев // Исследования по теории железобетона. - М.: Госстройиздат, 1960. - С. 5-32.

50. Дмитриев, С.А. Исследование прочности, трещиностойкости и жесткости балок с арматурой из стали 30ХГ2С [Текст] / С.А. Дмитриев, Н.М. Мулин, В.П. Артемьев // Исследования по теории железобетона. - М.: Госстройиздат, 1960. - С. 32-68.

51. Дмитриев, С.А. Расчет предварительно напряженных железобетонных конструкций [Текст] / С.А. Дмитриев, Б.А. Калатуров. - М.: Госстройиздат, 1965. -508 с.

52. Додонов, М.И. Экспериментально-теоретические исследования зоны анкеровки термически упрочненной стержневой арматуры [Текст]: Дисс. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Додонов М. И. - М., 1968. - 200 с.

53. Ершова, Н.И. Результаты исследования продольной трещиностойкости и анкеровки напрягаемой арматуры на приопорных участках круглопустотных железобетонных элементов [Текст] / Н.И. Ершова, В.Г. Кваша, Н.С. Тимощук // Известия Львовского политехн. ин-та. Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. - 1980. - № 145. - С. 31-33.

54. Жидонис, И.Ю. Аппроксимация опытных диаграмм сжатия бетона и растяжения арматурных сталей [Текст] / И.Ю. Жидонис, А.К. Ругенюс, А.А. Мелис // Прочность и надежность средств автоматизации: Материалы науч. конф. - Вильнюс, 1980.

55. Жидонис, И.Ю. Метод расчета напряженно-деформированного состояния по нормальным сечениям железобетонных элементов [Текст] / И.Ю. Жидонис // Железобетонные конструкции. - № 10. - С 65-72 / сб. науч. тр. ВУЗов Литовской ССР. - Вильнюс, 1980.

56. Завьялов, Ю.С. Методы сплайн-функций [Текст] / Ю.С. Завьялов, Б.И. Квасов, В.Х. Мирошниченко . - М.: Наука, 1980. - 353с.

57. Зайцев, В.В. Исследование прочности анкеровки арматуры периодического профиля на концевых участках изгибаемых элементов [Текст] / В.В. Зайцев, В.А. Копытин // Методы повышения производительности труда и качества изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий: сб. науч. тр. / ВНИИжеле-зобетон. - М.: Стройиздат, 1982. - С.148-153.

58. Залесов, А.С. Развитие физической модели железобетонного элемента при действии поперечных сил с учетом условий деформирования [Текст] / А.С. Залесов, Ю.А. Климов // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1986. - С. 92-105.

59. Залесов, А.С. Сопротивление железобетонных элементов при действии поперечных сил. Теория и новые методы расчета прочности [Текст]: Дисс. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Залесов Александр Сергеевич. - М., 1979. - 344с.

60. Звездов, А.И. Предварительно напряженный железобетон: состояние и перспективы развития [Текст] / А.И. Звездов, К.В. Михайлов, Ю.С. Волков // Бетон и железобетон. - 2000. - № 5 (506). - С. 2 - 4.

61. Ильин, О.Ф. Опыт построения обобщенного метода расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов с учетом особенностей свойств различных бетонов [Текст] / О.Ф. Ильин, А.С.Залесов // Прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1979. - С. 152-163.

62. Исследование раскалывания бетона арматурой с различным периодическим профилем [Текст] / Б.С. Гольдфайн, Н.Н. Ерин, В.В. Курилин, Г.С. Савич-Демянюк //Исследование свойств и условий применения арматурной проволоки в железобетонных конструкциях: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1977. - С. 93-98.

63. Исследовать свойства и особенности работы в изгибаемых железобетонных элементах арматурной стали класса Ат-УП диаметром 10.25мм и подготовить предложения по расчету и проектированию [Текст] : Отчет о НИР (заключ.) / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ); рук. Мадатян С.А. ; ис-полн.: Кауров А.И. [и др.]. - М., 1989. - 142с. - Библиогр.: с. 128-129. - Госзаказ № 05-0062-87.

64. Карпенко, Н.И. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры [Текст] / Н.И. Карпенко, Т.А. Мухамедиев, А.Н. Петров // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). -М.: НИИЖБ, 1986. - С. 7-25.

65. Карпенко, Н.И. К построению модели сцепления арматуры с бетоном, учитывающей контактные трещины [Текст] / Н.И. Карпенко // Бетон и железобетон. -1973. - № 1. - С.19-25.

66. Карпенко, Н.И. Моделирование механического взаимодействия арматурного стержня с бетоном, учитывающее напряженно-деформированное состояние контактной зоны [Текст] / Н.И. Карпенко, Г.Н. Судаков, Е.С. Лейтес //Поведение бетонов и элементов при воздействии различной длительности. - М., 1980. - С. 133-156.

67. Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона [Текст] / Н.И. Карпенко. - М.: Стройиздат, 1996. - 416 с.

68. Карпенко, Н.И. Сцепление арматуры с бетоном с учетом развития контактных трещин [Текст] / Н.И. Карпенко, Г.Н. Судаков // Бетон и железобетон. - 1984. -№ 12. - С.42-45.

69. Кауров, А.И. Механические свойства и диаграмма растяжения новой термоме-ханически упрочненной арматурной стали класса Ат-УП марки 30ХГС2 [Текст] / А.И. Кауров // Повышение качества и эффективности применения бетона и железобетонных изделий и конструкций : сб. науч. трудов. / Науч. -исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М., 1988. - С. 58-62.

70. Кауров, А.И. Новая высокопрочная арматурная сталь класса Ат-УП диаметром 10.25мм [Текст] / А.И. Кауров // Бетон и железобетон. - 1990. - № 6. - С. 11-13.

71. Кеворков, В.А. Влияние технологических факторов заводского изготовления предварительного железобетонных конструкций на релаксацию напряжений новой стержневой арматурной стали классов Ат-У и Ат-У1 [Текст]: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Кеворков Виктор Аршакович. - М., 1976. - 133 с.

72. Копытин, В.А. Анкеровка арматуры за наклонной трещиной [Текст] / В.А. Ко-пытин, В.В. Зайцев// Бетон и железобетон. - 1983. - № 5. - С.33-34.

73. Косолапов, А.В. О причинах образования продольных трещин в преднапряжен-ных железобетонных конструкциях [Текст] / А.В. Косолапов, Г.И. Кичигина. // Транспортное строительство- 1971. - № 4. - С. 49-50.

74. Косолапов, А.В. Образование продольных трещин в бетоне в условиях предварительного напряжения элемента [Текст] / А.В. Косолапов, Г.Е. Курмей Г.Е. // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. - 1971. - № 6. - С. 13-17.

75. Логан, Х.Л. Коррозия металлов под напряжением [Текст] / Х.Л. Логан; пер. с англ. - М.: Металлургия, 1970. - 340 с.

76. Мадатян С.А. Расчетный аппарат технической теории упрочнения арматуры при предварительном напряжении [Текст] / С.А. Мадатян // Совершенствование конструктивных форм, методов расчета и проектирования железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). -М.: НИИЖБ, 1983. - С. 89-102.

77. Мадатян, С.А. Расчет деформаций изгибаемых железобетонных элементов при работе арматуры в упругопластической стадии [Текст] / С.А. Мадатян, Б.П. Горячев // Предельные состояния элементов железобетонных конструкций / под ред. С.А. Дмитриева. - М.: Стройиздат, 1976. - С. 132-137.

78. Мадатян, С.А. Арматура железобетонных конструкций [Текст] / С.А. Мадатян. - М.: Воентехлит, 2000. - 256 с.

79. Мадатян, С.А. Влияние предварительного напряжения на механические свойства высокопрочной стали [Текст] / С.А. Мадатян, О.И. Падин // Новая горячекатаная арматурная сталь класса А-У: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1973. - С. 44-54.

80. Мадатян, С.А. Общие тенденции производства и применения обычной и напрягаемой арматуры [Текст] / С.А. Мадатян // Бетон и железобетон. - 1997. - № 1. -С. 2-5.

81. Мадатян, С.А. Свойства и особенности применения новых видов горячекатаной стержневой арматуры классов А-1У и А^ в железобетонных конструкциях [Текст] / С.А. Мадатян, О.И. Падин // Эффективные виды арматуры для железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1970. - С. 46-68.

82. Мадатян, С.А. Учет эффектов преднапряжения арматуры при расчете прочности изгибаемых элементов [Текст] / С.А. Мадатян // Бетон и железобетон. - 1978. -№ 6. - С.28-30.

83. Мадатян, С.А. Эффективные виды арматуры [Текст] / С.А. Мадатян., В.Т. Черненко, В.А. Брагинский // Бетон и железобетон. - 1988. - № 9. - С. 21-23.

84. Мадатян, С.А. Влияние предварительного напряжения на свойства высокопрочной стержневой арматурной стали и несущую способность изгибаемых железобетонных элементов [Текст]: Дисс. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Мадатян Сергей Ашотович. - М., 1980. - 533 с.

85. Мадатян, С.А. Основы применения в железобетоне высокопрочной стальной арматуры [Текст] / С.А.Мадатян // Промышленное и гражданское строительство. -2013. - № 1. - С.17-20.

86. Мадатян, С.А. Повышение механических свойств высокопрочной арматурной стали при предварительном напряжении [Текст] / С.А. Мадатян // Бетон и железобетон. - 1976. - № 5. - С. 22-24.

87. Мадатян, С.А. Развитие теории упрочнения арматурной стали [Текст] / С.А. Мадатян // Бетон и железобетон. - 1985. - № 5. - С. 35-37.

88. Мадатян, С.А. Технология натяжения арматуры и несущая способность железобетонных конструкций [Текст] / С.А. Мадатян. - М.: Стройиздат, 1980. - 196 с.

89. Маилян, Д.Р. Расчет железобетонных элементов с учетом изменения механических свойств предварительно обжатого бетона [Текст] /Д.Р. Маилян, С.И. Аржановский // Вопросы прочности, трещиностойкости и деформативности бетона: сб. науч. тр. /РИСИ. - Ростов-на-Дону, 1980. - С.89-94.

90. Маилян, Р.Л. Сопротивление сжатию железобетонных элементов с предварительно растянутым бетоном [Текст] / Р.Л. Маилян, В.Д. Мединский // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. - 1980. - № 6. - С. 26-30.

91. Маилян, Р.Л., Методика учета эффекта преднапряжения при расчете прочности железобетонных элементов [Текст] / Р.Л. Маилян, Б.А. Мекеров // Бетон и железобетон. -1983. - № 9. - С. 28-29.

92. Макаренко, Л.П. О снижении прочности бетона на растяжение после длительного обжатия [Текст] / Л.П. Макаренко, Г.А. Фенко // Бетон и железобетон. - 1970. - № 7. - С.44-45.

93. Мамедов, Т.И. Расчет прочности нормальных сечений элементов с использованием диаграммы арматуры [Текст] / Т.И. Мамедов // Бетон и железобетон. -1988. - № 8. - С. 22-25.

94. Мамедов, Т.И. Особенности развития неупругих деформаций эффективной стержневой арматуры новых видов в изгибаемых железобетонных элементах [Текст] / Т.И. Мамедов, Ю.П. Гуща, Н.М. Мулин // Исследование эффективности новых видов стержневой арматуры в железобетонных конструкциях: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1980. - С. 5-36.

95. Маркаров, Н.А. Прочность и трещиностойкость концевых участков преднапря-женных конструкций [Текст] / Н.А. Маркаров, Р.Ш. Шарипов // Бетон и железобетон. - 1985. - № 10. - С.31-33.

96. Математическое моделирование процесса разрушения сцепления арматуры с бетоном [Текст] / А.В. Бенин, А.С. Семенов, С.Г. Семенов, Б.Е. Мельников // Инженерно-строительный журнал. - 2013. - № 5. - С. 86-99.

97. Мекеров, Б.А. Аналитическое описание диаграммы растяжения высокопрочной арматурной стали [Текст] / Б.А. Мекеров, Р.Л. Маилян // Новые виды арматуры и ее сварка: Тез. докл. Всесоюзного совещания / М.: НИИЖБ, 1982. - С. 166-171.

98. Мешков, В.З., Мулин Н.М. Влияние низких температур на механические характеристики стержневой арматурной горячекатаной арматуры и ее работу в железобетонных конструкциях [Текст] / В.З. Мешков, Н.М. Мулин // Исследование эффективности новых видов стержневой арматуры в железобетонных конструкциях: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М., 1980. - С. 85-112.

99. Митасов, В.М. Некоторые пути дальнейшего развития теории сопротивления железобетона [Текст] / В.М. Митасов// Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. - 1990. - № 10. - С. 3-9.

100. Митасов, В.М. Основные положения теории сопротивления железобетона (энергетический вариант) [Текст] / В.М. Митасов// Новосибирск: Изд-во НГАСУ (Сибстрин), 2010. - 168с.

101. Митасов, В.М. Основные положения энергетической теории сопротивления железобетона [Текст] / В.М. Митасов, В.В. Адищев // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. - 2010. - № 6. - С. 3-8.

102. Митасов, В.М. Расчет преднапряженных изгибаемых элементов с учетом упрочнения арматуры [Текст] / В.М. Митасов, В.В. Михайлов, Д.А. Федоров // Бетон и железобетон. - 1982. - № 11. - С. 15-16.

103. Митасов, В.М. Повышение эффективности применения арматурных сталей [Текст] / В.М. Митасов // Бетон и железобетон. - 1990. - № 6. - С. 19-20.

104. Михайлов, К.В. Состояние и перспективы применения арматурных сталей [Текст] / К.В. Михайлов, Ю.А. Рогатин // Новое в создании и применении арматуры железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1986. - С. 4-9.

105. Михайлов, К.В. Исследование реологических свойств высокопрочной проволочной арматуры при нормальной и повышенных температурах [Текст] / К.В. Михайлов, Э.А. Кричевская // Новые виды стальной и стеклопластиковой арматуры для железобетонных и армированных бетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1966. - С. 152-176.

106. Михайлов, К.В. О новых значениях расчетных сопротивлений арматурной стали [Текст] / К.В. Михайлов, Н.М Мулин, Т.И. Мамедов // Бетон и железобетон. -1982. - № 4. - С. 12-13.

107. Михайлов, К.В. Основные направления эффективного производства и применения арматуры [Текст] / К.В. Михайлов // Бетон и железобетон. - 1982. - № 12. -С. 8-9.

108. Михайлов, К.В. Проволочная арматура для предварительно-напряженного железобетона [Текст] / К.В. Михайлов. - М.: Стройиздат, 1964. - 190 с.

109. Михайлов, К.В. Релаксация напряжений в высокопрочной арматуре [Текст] / К.В. Михайлов // Бетон и железобетон. - 1968. -№ 11. - С. 11-18.

110. Михайлов, К.В. Становление современной номенклатуры арматурных сталей [Текст] / К.В. Михайлов // Бетон и железобетон. - 1995. - № 2. - С. 6-8.

111. Михайлов, К.В. Бетон и железобетон в строительстве [Текст] / К.В. Михайлов Ю.С. Волков. - М.: Стройиздат, 1987. - 103 с.

112. Михайлов, К.В. О величине коэффициента условия работы высокопрочной напрягаемой арматуры [Текст] / К.В. Михайлов // Бетон и железобетон. - 1966. -№ 4. - С. 22-23.

113. Мулин, Н.М. Исследование реологических свойств горячекатаной арматурной стали класса Ат-1У [Текст] / Н.М. Мулин, С.А. Мадатян, С.С. Джаназян // Бетон и железобетон. - 1966. - № 7. - С. 37-40.

114. Мулин, Н.М. Стержневая арматура железобетонных конструкций [Текст] / Н.М. Мулин. - М.: Стройиздат, 1974. - 232 с.

115. Мулин, Н.М. Исследование релаксации напряжений в высокопрочной стержневой арматурной стали [Текст] / Н.М. Мулин, С.А. Мадатян, О.И. Падин // Новая горячекатаная арматурная сталь класса А-У: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1973. - С. 121-136.

116. Мулин, Н.М. Арматура и условия ее работы в конструкциях [Текст] / Н.М. Мулин, Ю.П. Гуща // Бетон и железобетон. - 1971. - № 5. - С. 7-10.

117. Мулин, Н.М. Деформации железобетонных элементов при работе стержневой арматуры в упруго-пластической стадии [Текст] / Н.М. Мулин, Ю.П. Гуща // Бетон и железобетон. - 1971. - № 5.

118. Мулин, Н.М. Экспериментальные данные о сцеплении арматуры с бетоном [Текст] / Н.М. Мулин // Бетон и железобетон. - 1968. - № 12. - С.22-25.

119. Напряженное состояние бетона в зоне расположения предварительно напряженной арматуры [Текст] / О.Я. Берг, Н.И. Писанко, Ю.Н. Хромец, Е.Н. Щербаков //Транспортное строительство. - 1964. - № 11. - С.24-37.

120. Никулин, А.И. Универсальная зависимость для аналитического описания диаграмм растяжения арматурной стали [Текст] / А.И. Никулин// Вестник ИрГТУ. -2015. -№ 3. - С. 157-161.

121. Оатул, А.А. О природе сцепления арматуры с бетоном [Текст] / А.А. Оатул // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. - 1966. - № 10. - С. 6-13.

122. Оатул, А.А. Предложения к построению теории сцепления арматуры с бетоном [Текст] / А.А. Оатул // Бетон и железобетон. - 1968. - № 12. - С.8-10.

123. Об уточнении аналитических зависимостей диаграммы растяжения арматурных сталей [Текст] / В.Н. Байков, С.А. Мадатян, Л.С. Дудоладов, В.М. Митасов // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура.-1983.- № 9.- С. 1-5.

124. Овчинникова, И.Г. Напряженно-деформированное состояние бетона в области силового взаимодействия с арматурой [Текст] / И.Г. Овчинникова // Сцепление арматуры с бетоном: Материалы Всесоюзного научно-технического совещания в г. Челябинск / М.: НИИЖБ, 1971. - С. 62-69.

125. Падин, О.И. Особенности работы свариваемой арматурной стали А-Y в изгибаемых железобетонных элементах [Текст] / О.И. Падин, С.А. Мадатян// Исследование эффективности новых видов стержневой арматуры в железобетонных конструкциях: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). -М.: НИИЖБ, 1980. - С. 36-61.

126. Петросян, Р.В. Особенности работы высокопрочной термомеханически упрочненной стержневой арматуры класса Ат-YII в изгибаемых железобетонных элементах [Текст] : Дисс. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Петросян Роберт Вигенович - М., 1987. - 250 с.

127. Положнов, В.И. Условия применения новой стержневой арматуры класса Ат-YI в предварительно напряженных железобетонных конструкциях [Текст]: Дисс. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Положнов Валерий Иванович. - М., 1979. - 173 с.

128. Попов, Н.Н. Новый метод расчета железобетонных конструкций в упруго-пластической стадии [Текст] / Н.Н. Попов, В.И. Жарницкий, А.А. Беликов // Науч. труды МИСИ. - № 180.- М., 1980.

129. Попов, Н.Н. Метод расчета железобетонных конструкций в упруго-пластической стадии, основанный на использовании диаграмм z —е материалов [Текст] / Н.Н. Попов, В.И. Жарницкий, А.А. Беликов // Железобетонные конструкции: науч. труды ВУЗов Литовской ССР - Вильнюс, 1979. - С. 77-85.

130. Пособие по расчету бетонных и железобетонных конструкций на ЭВМ ( к СП 63.13330.2012) [Текст]. - М.: 2013. - 244 с.

131. Применение стержневой термомеханически упрочненной арматуры классов Ат-IY ч- Ат-YI в предварительно напряженных железобетонных конструкциях [Текст] / И.А. Трифонов, И.Б. Дубовой, М.И. Додонов, Н.Н. Складнев // Бетон и железобетон. - 1967. - № 4. - С.25-27.

132. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям [Текст] / А.С. Залесов, Э.Н. Кодаш, Л.Л. Лемыш, И.К. Никитин- М.: Стройиздат, 1988. - 320 с.

133. Рекомендации по дифференцированному назначению передаточной прочности бетона [Текст] / ВНИИЖелезобетон- НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1986. - 53 с.

134. Рекомендации по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадиии проектирования [Текст] / НИИЭС, НИИЖБ, ЦНИИПромзданий. - М.: Стройиздат, 1987.-144 с.

135. Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях высокопрочной термомеханически упрочненной арматурной стали класса Ат-УП [Текст] : Отчет о НИР (промежуточ.) / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ); рук. Мадатян С.А. ; исполн.: Кауров А.И. [и др.]. - М., 1986. - 25с. - Библиогр.: с. 25. - Госзаказ № 05-0062-87.

136. Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях эффективных видов стержневой арматуры [Текст]. - М.: НИИЖБ, 1987. - 47с.

137. Руководство по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций [Текст] / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1981.-36 с.

138. Руководство по подбору составов тяжелого бетона [Текст] / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1979.-103 с.

139. Свод правил по проектированию и строительству. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры [Текст]. - М.: ГУП ЦПП, 2004. - 54 с.

140. Свод правил по проектированию и строительству. СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции [Текст]. - М.: ГУП ЦПП, 2005. - 42 с.

141. Свод правил. СП 28.13330.2012. Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 [Текст]. - Введ. 2013-01-01. -М., 2012. - 93 с.

142. Свод правил. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Текст]. - Введ. 2013-01-01. - М. -2012. - 155 с.

143. Семенов, А.И. Влияние длительного обжатия бетона на его прочностные и де-формативные свойства [Текст] / А.И. Семенов, С.И. Аржановский // Бетон и железобетон. - 1972. - № 12. - С.24-26.

144. Семенов, А.И. Предварительно-напряженный железобетон с витой проволочной арматурой [Текст] / А.И. Семенов. - М.: Стройиздат, 1976. - 208 с.

145. Синергетика и фракталы в материаловедении [Текст] / В.С.Иванова, А.С.Баланкин, И.Ж.Бунин, А.А.Оксогоев. - М.:Наука,1994. - 384с.

146. Скоробогатов, С.М. Влияние периодического профиля стержневой арматуры на сцепление с бетоном [Текст] / С.М. Скоробаготов, А.Д. Эдварде // Бетон и железобетон. - 1979. - № 9. - С. 20-21.

147. Скоробогатов, С.М. Об эффективном использовании высокопрочной стержневой арматуры с повышенными пластическими свойствами [Текст] / С.М. Скоробогатов, В.В. Домнин // Бетон и железобетон. - 1977. - № 4. - С. 31-33.

148. Скоробогатов, С.М. Основы теории расчета выносливости стержневой арматуры железобетонных конструкций [Текст] / С.М. Скоробогатов. - М.: Стройиздат, 1976. - 108 с.

149. Соболь, Б.В. Практикум по вычислительной математике [Текст] / Б .В. Соболь, Б.Ч. Месхи, И.М. Пешкоев. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 352с.

150. Строительные нормы и правила. СНиП 2.03.01.-84. Бетонные и железобетонные конструкции [Текст]. - Введ. 1986-01-01 ( с изменениями от 08.07.1988, 25.08.1988, 12.11.1991). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 79 с.

151. Строительные нормы и правила. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии [Текст]. - Введ. 1986-01-01 ( с изменениями от 05.08.1996). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 56 с.

152. Строительные нормы и правила. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения [Текст]. - Введ. 2004-03-01. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 28 с.

153. Строительные нормы. СН 509-78. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений [Текст]. - Введ. 1978-12-13 ( с изменениями от 29.04.2009). - М.: Стройиздат, 1979. - 89 с.

154. Судаков, Г.Н. К исследованию контактных трещин в зоне сцепления арматуры с бетоном [Текст] / Г.Н. Судаков // Методика обследования железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч.-исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). -М.: НИИЖБ, 1975. - С. 20-25.

155. Судаков, Г.Н. Метод расчета сцепления стержневой арматуры периодического профиля с бетоном с учетом внутренних контактных трещин [Текст]: Дисс. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Судаков Геральд Николаевич - М., 1983. - 205 с.

156. Судаков, Г.Н. Методика экспериментального исследования сопротивления бетона раскалыванию арматурой периодического профиля [Текст] / Г.Н. Судаков, А.П. Рослов // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: сб. науч. тр. / Науч. -исслед. ин-т бетона и железобетона (НИИЖБ). - М.: НИИЖБ, 1986. - С. 152-155.

157. Термическое упрочнение проката [Текст] / К.Ф. Стародубов, И.Г. Узлов, В.Я. Савенко [и др.]. - М.: Металлургия, 1970. - 368 с.

158. Тихонов, И.Н. Проектирование армирования железобетона[Текст] / И.Н. Тихонов, В.З. Мешков, Б.С. Расторгуев - М.: Изд-во АО «ЦИТП» , 2015. - 276с.

159. Тихонов, И.Н. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий [Текст] / И.Н. Тихонов. - М.: Изд-во «НИЦ «Строительство» , 2007. - 168с.

160. Трофимов, А.В. Анкеровка напрягаемой арматуры [Текст] / А.В. Трофимов// Совершенствование методов расчета и исследование новых типов железобетонных конструкций: Межвуз. тем. сб. тр. / . - Л.: ЛИСИ. - 1991. - С. 101-104.

161. Холмянский, М.М. Появление и развитие трещин раскалывания [Текст] / М.М. Холмянский // Сцепление арматуры с бетоном: Материалы Всесоюзного научно-технического совещания в г. Челябинск / М.: НИИЖБ, 1971. - С. 40-46.

162. Холмянский, М.М. Техническая теория сцепления арматуры с бетоном и ее применение [Текст] / М.М. Холмянский // Бетон и железобетон. - 1968. - № 12. -С.10-45.

163. Холмянский, М.М. Контакт арматуры с бетоном [Текст] / М.М. Холмянский . -М.: Стройиздат, 1981. - 184 с.

164. Холмянский, М.М. Трещинообразование в результате раскалывающего действия арматуры [Текст] / М.М. Холмянский, Б.С. Гольдфайн, Н.Н. Ерин // Труды ВНИИжелезобетона. - Вып. 15. - М.: Стройиздат, 1968. - С. 128-138.

165. Холмянский, М.М. Экспериментальное определение поперечного давления арматуры периодического профиля на бетон [Текст] / М.М. Холмянский, Ш.А. Алиев, Ф.С. Белавин // Труды ВНИИжелезобетона. - Вып. 9. - М.: Стройиздат, 1964. -С. 114-125.

166. Цейтлин, С.Ю. О природе сцепления стержневой арматуры периодического профиля с бетоном [Текст] / С.Ю. Цейтлин // Сцепление арматуры с бетоном: Материалы Всесоюзного научно-технического совещания в г. Челябинск / М.: НИИЖБ, 1971. - С. 47-54.

167. Цейтлин, С.Ю. Железобетонные преднапряженные элементы с поперечными трещинами от обжатия. Исследование и создание методов расчета экономичных конструкций [Текст]: Дисс. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Цейтлин Семен Юдо-вич. - М., 1981. - 475 с.

168. Broms, B.A. Technigue for Investigation of Internal Cracks in Reinforced Concrete Membtns / B.A. Broms // J. of the Amer. Concr. Inst. - 1965. - Vol.62. - № 1. - p. 245-250.

169. Economopoulos, M. Application of the Tempcore - Process to the Fabrication of High Vied Strength Concrete - Reinforcing Bars / M. Economopoulos, Y. Respen, G. Les-sel, G. Steffes // Metallurgical Reports, C.R.M., Benelux. - 1975. - № 45. - p. 3-19.

170. Goto, X. Cracks Formed in Concrete Fround Deformed Tension Bars / Y. Goto // J. Amer. Concr. Inst. Proc.- 1971. - Vol.68. - №4. - p. 244-251.

171. Jimenez, R. Bond and Dowel Capacities of Reinforced Concrete / R.N. White, P.Georgely // ACI Journal. - 1979. - Vol.76. - № 1. - p. 33-45.

172. Kuuskoski, V. Uber die Haftung zwischen Beton und Stahl / V. Kuuskoski // Valtion Teknillinen Tutkimuslaitos. - Julkaisu 19. - Helsinki. - 1950.

173. Losberg, A. Anchorage of Deformed Bars in Lightweight Concrete / A. Losberg, P.A. Olsson // The International Jornal of Cement Composites and Lightweight Concrete.- 1980. - Vol.5. - № 2. - p. 115-120.

174. Mirza, S.M. Study of Bonds Stress Slip Relationship in Reinforced Concrete / S.M. Mirza, D. Houde // J. ACI, January. - 1979. - № 1. - v. 76.

175. Rehm, G. Beurteilung von Betonstahlen Herqestellt nach dem Tempcore-Verfahre / G. Rehm, D. Russwurm // Betonwerk + Fertigteil +Technik. - 1977. - Heft 6. - S. 300307.

176. Rehm, G. Uber die Grundlagen des Verbundes zwischen Stahl und Beton // G. Rehm Deutschen Auschuss fur Stahlbeton. - Berlin. - 1985. - Heft 138. - S. 56-74.

177. Ruffert, G. Risse in Stahlbeton Konstruktionen Ursachen und Sani Saniering / G. Ruffert // Baugewerbe. - 1982. - № 3. - p. 22-24.

178. Simon, P. Tempcore a new Process for the Production of High - Guality Reinforcing Bars / P. Simon, M. Economopoulos, P. Nilles // Iron and Steel Engineer. - 1984. -March. - p. 53-57.

179. Soretz, S. Influence of Rib Dimensions of Reinforcing Bars on Bond and Bend Ability / S. Soretz, J. Holzenbein // ACI Journal. - 1979. - Vol.76. - № 1. - p. 48-67.

180. Stone, W.C. Design Criteria for Post-Tensioned Anchorage Zone Tensile Stresses / W.C. Stone, J.E. Breen // Journal of the PCI. - 1984. - Vol.29. - № 2. - p. 28-61.

181. Tassios, T.P. Lokal Bond Slip Relations by Means of the Moire Method / T.P. Tassios, E.G. Koroneos // J. Amer. Concr. Inst. - 1984. - Vol.8. - p. 27-34.

182. Tassios, T.P. Properties of Bond Between Concrete and Steel Under LoadCycles Idealizing Seismic Actions / T.P. Tassios // CEB Committee. - Bulletin dlnformation. - 1979. - № 131. - p. 120-130.

183. Taylor, R. Acase for Less Reinforcement / R.Taylor // Concrete. - 1974. - Vol.8. - № 12. - p. 30-32.

184. Tepfers, R. Cracking of Concrete Cover Along Anchored Deformed Reinforcing Bars / R. Tepfers // Magazine of Concrete Research. - 1979. - Vol.31. - № 106. - p. 53-61.

185. Uijl, J.A. Bond Properties of Strands in Connection With Transmission Zone Cracks / J.A. Uijl // Betonwerk + Fertigteil +Technik. - 1985. - Heft 1. - S. 28-36.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

(ВСГУТУ)

На правах рукописи

Кауров Анатолий Иванович

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ КЛАССА Ат1200 (Ат-УП) НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Том 2 Приложения

Специальность 05.23.01. - Строительные конструкции, здания и сооружения

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Мадатян С.А.

Улан-Удэ - 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Методики экспериментальных исследований физико-механических и служебных (эксплуатационных) свойств арматурной стали класса Ат1200 (Ат^П)..... 3

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты экспериментальных исследований служебных (эксплуатационных) свойств арматурной стали класса Ат1200 (Ат^П)..................................................................13

Б.1. Усталостная прочность................................................................................................................................13

Б.2. Коррозионная стойкость..............................................................................................................................14

Б.3. Влияние контактного электронагрева и длительного нагрева на механические свойства....................................................................................................................................................18

Б.4. Хладостойкость (низкотемпературная прочность)............................................................21

Б.5. Свариваемость......................................................................................................................................................29

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Определение уравнений деформированной при изгибе оси элементов по значениям экспериментальных прогибов.................................................... 33

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Расчет экономической эффективности и обоснование практической значимости результатов исследований........................................................... 39

Г.1. Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований в рекомендации по освоению промышленного производства арматурной

стали класса Ат1200 (Ат^П) на металлургических предприятиях......... 39

Г.2. Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований в рекомендательные документы по применению арматуры класса

Ат1200 (Ат^П) в железобетонных конструкциях............................... 40

Г.3. Экономическая эффективность от применения арматуры класса Ат1200

(Ат-У11) в строительной индустрии................................................. 40

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Вычислительная программа «Количественная оценка эффекта упрочнения арматурных сталей в результате предварительного напряжения (с использованием деформационного варианта теории упрочнения).......................................... 44

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Вычислительная программа «Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов с учетом влияния эффекта упрочнения напрягаемой арматурной стали» (диаграмма арматурной стали аппроксимирована по

3-ем участкам кубическим сплайном).................................................................. 46

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Вычислительная программа «Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов с учетом влияния эффекта упрочнения напрягаемой арматурной стали» (диаграмма арматурной стали аппроксимирована по

4-ем участкам кубическим сплайном)................................................................. 51

ПРИЛОЖЕНИЕ И. Справка о внедрении............................................................ 56

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

А. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И СЛУЖЕБНЫХ (ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ) СВОЙСТВ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ КЛАССА Ат1200 (А-УП)

А.1. Методика определения основных характеристик механических свойств

Определение основных характеристик механических свойств арматурной стали класса Ат1200 осуществлялось на разрывной машине Р-100 с предельным усилием 1000 кН путем испытания на статическое растяжение натурных образцов длиной 600 мм по методике, регламентированной ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение» [34].

По результатам испытаний определялись прочностные - <г0 ,0 2 ; и0,0 5 ; <г0,± ; <г0,2 ; <г0,5 ; аи и пластические - 6±0 ; 65 ; 8р характеристики арматуры,

(Те1

а также начальный модуль упругости Е3 и параметр упругости Г] = -, при

этом использовались графический и аналитический методы [34].

При выявлении характеристик сопротивления стали малым пластическим деформациям и начального модуля упругости графическим методом использовалась построенная в координатах «Р — А I » диаграмма условно-мгновенного растяжения. Измерение деформаций в процессе испытаний, необходимых для построения диаграммы условно-мгновенного растяжения, производились с помощью индикаторных тензометров НИИЖБ, конструкция которых позволяет измерять деформации по двум диаметрально противоположным ребрам, исключая тем самым погрешность, возможную из-за начальной кривизны образцов. Для определения характеристик пластических свойств по продольным ребрам каждого из образцов с помощью специального разметочного устройства наносились риски с шагом 10 мм.

При аналитическом методе вычислялась величина неупругой деформации,

накапливаемой в процессе нагружения:

- _

,р1 р >

5

где и - соответственно величины общей и условно-мгновенной пластической деформации стали;

- начальный модуль упругости с погрешностью не более 1% , определяемый по формуле :

£ _ (Ро,з5 ~ ^о, 1 о) ¿о

5 " (Л /о, з 5 ~ А /о, 1 о) ,

где Ро, о и Ро, з 5 - усилия, равные соответственно 0,10 и 0,35 Ртах ;

- база тензометра ;

/ о , 1 о и / о , з 5 - удлинения базы при нагрузках соответственно 0,10 и 0,35 Рт ах.

Следует заметить, что с использованием описанной методики испытыва-лись как исходные (состоянии поставки) образцы арматуры, так и подвергнутые предварительному напряжению образцы при оценке эффекта упрочнения стали.

Для статистической оценки характеристик механических свойств использовались также результаты испытаний на растяжение образцов исходной стали при исследовании реологических свойств, влияния контактного электронагрева и образцы из арматуры опытных железобетонных балочных элементов.

А.2. Методика исследования реологических свойств

К числу основных реологических характеристик арматурной стали относятся релаксация напряжений и деформации ползучести, между которыми существует тесная взаимосвязь, являющаяся следствием общности физико-механических основ этих явлений.

Релаксация напряжений

При исследовании релаксации напряжений в арматурной стали применяются в основном две методики. Первая основывается на непосредственном замере изменений напряжений во времени жестким динамометром повышенной точности в условиях практически постоянной длины образцов; вторая - на определении величины релаксации напряжений через ступенчатую ползучесть, когда условие постоянства длины образцов обеспечивается путем периодического снижения

нагрузки. Потери напряжения от релаксации определись общей величиной "сброшенной" нагрузки.

Последняя методика использовалась при исследовании релаксации напряжений в арматуре класса Ат1200 диаметром 12 мм [63, 126].

Экспериментальные исследования реологических свойств проводились на специальных рычажных установках конструкции НИИЖБ с вертикальным расположением образцов при нормальной и повышенной температурах.

Реологические испытания стали Ат1200 больших диаметров на примере = 25 мм осуществлялось непосредственно в процессе предварительного напряжения и длительной выдержки под нагрузкой арматурных стержней при изготовлении опытных изгибаемых элементов на специально изготовленном силовом стенде (рисунок А. 1. а).

Примененный для этой цели способ заключался в использовании полученной с помощью установленных на натягиваемый арматурный стержень рычажно-индикаторных тензометров (рисунок А.1. б) диаграммы его деформирования от начала натяжения до бетонирования опытной балки и «упрочненной» в результате преднапряжения диаграммы (см. п.2.4.), полученной при испытании отобранного от данного стержня образца.

Искомая величина релаксации напряжений (Гг е г определялась посредством совмещения указанных диаграмм так, как это показано на рисунке А.2., где узловые точки соответствуют:

- точка А - заданной величине преднапряжения бг5р при фиксируемый приборами величине деформаций ;

- точка В - величине уменьшенного на величину потерь от релаксации бгг е г преднапряжения в условиях неизменности длины стержня, контролируемой по значению ;

- точка С - деформациям 2 по окончании дотягивания (перед бетонированием) до первоначального заданного уровня преднапряжения .

Совмещение диаграмм осуществляется через точку С, величина бгг е г , равная отрезку СК, определяется при этом либо непосредственно графическим способом, либо аналитически из треугольника ВСК, как бгг е г = ( 2 ~ _ 1) ■ Е2.

Предлагаемая на рисунке А.2. схема определения является в некоторой степени идеализированной, т.к. фактически после натяжения арматуры до уровня одновременно с проявлением релаксации наблюдаются упругие потери вследствие обжатия стенда и натяжных устройств; выделить же на этом этапе из общих потерь предварительного напряжения долю, приходящуюся на релаксацию, не представляется возможным.

Поэтому, для снижения возможной вследствие указанного ошибки, первоначально арматурный стержень на стенде натягивали до некоторой величины напряжений, превышающий предел упругости и выдерживали в таком состоянии несколько суток в целях обжатия стенда и других приспособлений, лишь после этого осуществляли дотягивание до заданного уровня а5р. В дальнейшем жесткость стенда и постоянство длины арматурных стержней контролировалось по величине .

Величиной возможной релаксации, проявляющейся после окончания дотягивания ( т. С на рисунке А.2) пренебрегали, учитывая, что дотягивание производили по истечении времени I > 1 0 0 час. , а релаксация протекает особенно интенсивно уже в первые часы и в дальнейшем имеет явно выраженную тенденцию к затуханию, которая особенно заметно после 100 час.

Полученные указанным способом значения потерь преднапряжения контролировались также по манометру насосной станции.

Деформации ползучести

Экспериментальные исследования ползучести арматурной стали проводились на тех же рычажных установках конструкции НИИЖБ, которые использовались при изучении релаксации напряжений.

Методика проведения испытаний на ползучесть несколько отличается от испытаний на релаксацию. В этом случае нагрузку на образец создавали постоянным грузом. Перед каждым снятием отсчета вращением редуктора рычажной установки поддерживали в образце постоянное начальное напряжение. Деформации ползучести определяли по показаниям индикаторов экстензометров.

а)

Рисунок А.1 - Определение величины релаксации напряжений в арматурной стали класс Ат1200 диаметром 25 мм: а) силовой стенд для изготовления опытных предварительно напряженных изгибаемых элементов; б) измерение деформаций арматурных стержней

при натяжении и выдержке под нагрузкой

Рисунок А.2 - К определению величины релаксации напряжений арматурной стали класса Ат1200 диаметром 25 мм: 1 - диаграмма деформирования арматурного стержня при изготовлении опытной балки; 2 - «упрочненная» в результате предварительного напряжения диаграмма; 3 - исходная диаграмма

А.3. Методика определения усталостной прочности

Для исследования сопротивления стали Ат1200 действию многократно повторяемых нагрузок использовали образцы диаметром 12мм и 14 мм. Образцы стали длиной 750 мм испытывали на пульсаторах марки ЭДЦ-20 в количестве 1215 образцов в серии.

Максимальное статическое усилие составляло 200 кН, циклическое - порядка 120 кН, частота циклов - 12 гЦ, точность назначения и поддержания нагрузок - 0,5 %. Для каждой серии коэффициент асимметрии р5, равный отношению минимальной и максимальной величин нагрузки, принимался постоянным. Образцы диаметром 12 мм испытывали при значениях коэффициента асимметрии 0,7 и 0,85, образцы диаметром 14 мм - при р5 = 0,7.

Испытания проводились по методике нисходящих нагрузок, согласно которой первые образцы испытывали при значениях максимальных нагрузок, заведомо больших ожидаемого предела выносливости. По мере снижения величины нагрузки число циклов до разрушения возрастает и приближается к базовому значению, составляющему 2 млн. циклов. Величина предела выносливости определялась по значениям максимальных циклических нагрузок для образцов, прошедших базовое число испытаний без разрушения.

А.4. Методика исследования коррозионной стойкости

Стойкость против коррозийного растрескивания стали Ат1200 исследовали с использованием методики ускоренных испытаний под напряжением в кипящем нитратном растворе [1], который служил агрессивной коррозийной средой и состоял из 600 весовых частей азотнокислого кальция С а (Ы О 3 ) 2 , 50 весовых частей азотнокислого аммония Ы Н4 Ы О 3 и 350 весовых частей воды. Постоянство температуры раствора (? = 98 -100 ° С ) обеспечивалось с помощью электроконтактного термометра.

Испытания проводились на рычажных установках, позволяющих создавать в образцах длиной 500 мм напряжение изгибом и обеспечивающих постоянный уровень напряжения в краевом волокне во времени. Для исследований принимались несколько уровней напряжения - начальный уровень составлял 0,9 а0 2

2 2 ( « 1100 Н/мм2 ), в дальнейшем уровень уменьшали с шагом в 100 Н/мм .

Опыты проводились на образцах 10, 12,14,18 и 25 мм, отобранных из стержней всех прокатанных партий-плавок стали марок 30ХС2 и 30ХГС2.

Критерием склонности к коррозийному растрескиванию стали являлось время до разрушения образца. В соответствии с ГОСТ 10884-94 исследуемую сталь можно отнести к разряду коррозионностойкой в случае, если в процессе коррозийных испытаний при напряжениях 0,9 время до разрушения образцов устойчиво превышает 100 часов.

А.5. Методика исследования хладостойкости

Исследование на низкотемпературную прочность заключалось в испытании на статическое растяжение натурных образцов стали Ат1200 трех партий диаметром 10, 12 и 14 мм длиной 600 мм при температурах от + 20 до - 60° С.

Для сравнения была испытана также арматурная сталь Ат1000 (А-У1).

Использовались образцы двух типов: в состоянии поставки и с острыми надрезами на одном из продольных ребер, имитирующими механические повреждения арматуры в процессе заготовки и транспортировки. Данные надрезы наносились путем вдавливания твердосплавного индентора тарированным усилием с помощью специального приспособления. Радиус скругления острия инденто-ра составлял 0,1 мм. Глубина надрезов принималась в зависимости от диаметра образца: 0,33-0,40 мм для диаметра 10мм, 0,4-0,5 мм для диаметра 12 мм и 0,40,55 мм для диаметра 14 мм. Данная глубина подбиралась так, чтобы при разрушении образца по надрезу при нормальной температуре не происходило снижения его равномерного остаточного удлинения.

Испытания проводились на разрывной машине с предельным усилием 300 кН, оснащенной холодильной камерой, работающей на хладогене - жидком азоте. При испытании определись временное сопротивление стали разрыву и остаточные удлинения 55 и 5р. Условный предел текучести а0, 2 определяли только при нормальной температуре. Изменение при пониженных температурах было сочтено не целесообразным в рамках настоящего исследования, так как достоверно известно, что эта характеристика стали при охлаждении повышается.

Точная оценка степени низкотемпературного повышения а0, 2 сложна методически и представляет лишь теоретический интерес, так как нормами проектирования учет этого явления не предусматривается. Из ранее проведенных исследований Ат800 (Ат-У) и Ат1000 (Ат-У1) известно, что отношение бг0 , 2/ои в рассматриваемом диапазоне температур остается практически неизменным, что дает основание для экстраполяции исходных значений в область низких темпе-

ратур.

На каждой ступени температур испытывали от 3 до 5 образцов каждого из двух указанных типов.

А.6. Методика испытаний на контактный электронагрев

Влияние электронагрева на механические свойства исследуемой стали устанавливалось посредством сравнения результатов испытания образцов на растяже-

ние в холодном состоянии до и после электронагрева. Для опытов использовалась арматурная сталь диаметром 12 и 14 мм. От каждого из предназначенных для испытаний прокатанных арматурных стержней длиной 6500 мм отбиралось по три образца длиной 500 мм для определения механических свойств стали в исходном состоянии и два образца длиной 2500 мм, которые подвергались электронагреву.

Электронагрев образцов осуществлялся на установке контактного электронагрева конструкции НИИЖБ и ЦНИИСК. Контакты установки были оснащены пневматическими зажимами, обеспечивающими общее усилие зажатия до 12 кН, что исключало поджоги стали в контактах. Одновременно до заданной температуры нагревали два образца стали одного диаметра длиной 2500 мм.

Исследование влияния нагрева на механические свойства проводилось в интервале температур от 100 до 900°С для образцов диаметром 12 мм и от 100 до 800°С для образцов диаметром 14 мм. Температура нагрева образцов в каждом из указанных интервалов составляла: 100, 200, 300, 400, 450, 500, 600, 700, 800 и 900°С.

В качестве источника тока для нагрева применялся трансформатор ТСД-1000, обеспечивающий силу тока в пределах 900-1200 А и напряжение в 30-45 В. Температура нагрева измерялась с помощью потенциометра типа ПП-63 посредством тонких хромель-копелиевых термопар, зачеканенных в отверстия на глубину 2/3 диаметра нагреваемого стержня. Время электронагрева составляло 1 -5 минут. Из каждого стержня, подвергнутого нагреву до заданной температуры, после их остывания отбирали образцы длиной 500 мм. Три из них испытывались на растяжение, остальные использовались для изучения коррозионной стойкости стали.

Испытание всех образцов на растяжение осуществлялось по методике ГОСТ 12004-81 [96] на универсальной разрывной машине Р-100 с предельным усилием 1000 кН. По результатам испытаний определялись следующие характеристики: сопротивление стали малым пластическим деформациям а0 0 2 , а0> о 5 , °0, 1 , °0, 5 ; условный предел текучести а0; 2 ; временное сопротивление разрыву аи ; относительные удлинения после разрыва и и начальный модуль упругости .

А.7. Методика определения свариваемости

Для исследования свариваемости арматурной стали класса Ат1200 использовались образцы диаметром 14 и 18 мм из стали марки 30ХС2 ЗападноСибирского металлургического комбината. При этом использовалась наиболее часто применяемая контактно-стыковая сварка. Сварные соединения выполнялись по традиционной технологии на сварочной машине МСМУ-150.

Для подбора оптимального сварку производили по трем режимам.

Оптимальные режимы для каждого из исследуемых диаметров характеризуются следующими параметрами:

Диаметр арматуры, мм.......................................... 14 18

Величина участка, мм:

- установочная (1уст )............................................. 41 41

- оплавления (1 опл ).............................................. 15 15

- осадки ( 10с )......................................................... 13 15

Время осадки под током ( ^ с) , сек........................... 0,04 0,06 0,08

Ступень сварочного трансформатора........................ У11 IX

Посредством сравнения результатов механических испытаний на растяжение образцов со сварными стыками, выполненными по оптимальному режиму, и соответствующих им исходных образцов определялась степень разупрочнения металла в зоне термического влияния сварки и давалась оценка свариваемости арматурной стали класса Ат1200.

Помимо опытных образцов выполненных контактно-стыковой сваркой проверялись в качестве альтернативного варианта сварные соединения образцов с применением ручной дуговой сварки протяженными швами с накладками.

В соответствии с ГОСТ 10884-94 для свариваемой термомеханически упрочненной арматурной стали сварные соединения должны иметь временное сопротивление разрыву не менее 0,9 .

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СЛУЖЕБНЫХ (ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ) СВОЙСТВ АРМАТУРНОЙ

СТАЛИ КЛАССА Ат1200 (А-УП)

Б.1. Усталостная прочность

Принятая методика экспериментальных исследований усталостной прочности исследуемой арматурной стали подробно изложена в Приложении А.3.

Испытания на действие многократно повторяющейся нагрузки, проведенные на лабораторной базе ВНИИжелезобетона на примере арматуры диаметром 12 и 14 мм [63, 126] , показали, что сталь Ат1200 по свойствам выносливости близка к стали классов А800(А-У) и А1000(А-У1).

Известно [114, 148], что на выносливость арматуры определяющее влияние оказывает периодический профиль, который, обеспечивая надежное ее сцепление с бетоном, в то же время создает местную концентрацию напряжений в арматуре (особенно в местах примыкания поперечных выступов к продольным ребрам) и как следствие приводит к снижению усталостной прочности. Исследуемая арматурная сталь Ат1200 и арматура классов А800(А-У) и А1000(А-У1) имеют одинаковый профиль, выполненный по ГОСТ 5781-82 [35], чем и объясняется схожесть величин пределов выносливости сравниваемых классов.

Принимая во внимание также, что геометрия поперечных элементов профиля арматуры Ат1200 различных диаметров и опытных партий одинакова, полученные результаты выносливости на стержнях с(5 = 12 и 14 мм можно распространить в целом на класс Ат1200.

Результаты испытаний на выносливость исследуемой стали указанных диаметров свидетельствуют, что значение пределов выносливости находится в прямой зависимости от коэффициента асимметрии цикла , который равен отношению минимальной и максимальной величин напряжений.

При расчете железобетонных элементов на выносливость расчетные сопротивления Я5 , и Я5с следует умножать на коэффициент условий работы у5 3 , значение которого рекомендуется определять из выражения:

у з = ^ р ( 1 - 1 , в 4 V )

Убр КБ

где Й5р - среднестатистическое значение предела выносливости стали, определяемое на основании экспериментальных данных; X = 1,64 - показатель (индекс) надёжности, обеспечивающий доверительную

вероятность предела выносливости Р = 0,95; V - коэффициент вариации, который для стали Ат1200 с достаточной

надежностью можно принимать равным V = 0,1 ; у5р - коэффициент надежности по арматуре при расчете на выносливость, равный = 1,2 ; - расчетное сопротивление стали при статическом растяжении.

Значения коэффициента условий работы , определенные по выражению (Б.1) приводятся в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Значения коэффициента условий работы у 5 3

Коэффициент асимметрии цикла, р5 0,4 0,7 0,8 0,9 1,0

Коэффициент условий работы, ув 3 0,15 0,40 0,60 0,80 1,0

Обобщая результаты проведенных исследований, можно заключить, что арматурную сталь Ат1200 допускается применять в предварительно напряженных конструкциях, подвергающихся воздействию многократно повторяющихся нагрузок, с учетом коэффициента условий работы .

Б.2. Коррозионная стойкость

Стойкость против хрупкого коррозионного разрушения является важным эксплуатационным свойством высокопрочных арматурных сталей, определяющим области их применения и надежность железобетонных конструкций. Работы большинства исследователей и анализ обрушения конструкций показывают, что наибольшую склонность к коррозии под напряжением [1, 2, 3, 142, 75] обнаруживают высокопрочные материалы. Опасность коррозионного растрескивания, как правило, увеличивается с повышением прочностных свойств стали.

Большинство видов термически и термомеханически упрочненных арматурных сталей имеют относительно низкое сопротивление коррозионному растрескиванию. Применение же арматуры, склонной к коррозионному растрескиванию, особенно при недостаточной защите ее бетоном, в присутствии агрессивных сред может приводить к снижению надежности и долговечности предварительно-напряженных конструкций. Поэтому действующие строительные нормы [33, 141, 151] строго регламентируют требования к стойкости против коррозионного растрескивания арматурных сталей.

Указанное обусловило необходимость масштабных экспериментальных исследований, имеющих целью определение стойкости против коррозионного растрескивания высокопрочной термомеханически упрочненной стержневой арматуры Ат1200.

Принятая методика экспериментальных исследований коррозионной стойкости исследуемой арматуры приводится в Приложении А.4. Так как коррозионная стойкость арматурных сталей находится в прямой зависимости от ее диаметра, коррозионные испытания стали Ат1200 проводились 5 на широком спектре диаметров, а именно на стержнях диаметром 10, 12, 14, 18 и 25 мм, из стали марок 30ХС2 и 30ХГС2 химического состава согласно таблице 2.1. При этом испытания арматуры диаметром 12 и 14 мм выполнялись на образцах в исходном и после электронагрева состояниях [63,126].

Результаты исследований приводятся на рисунке Б.1.

Анализ результатов свидетельствует о следующем:

а) сталь диаметром 12 и 14 мм :

Л

- при высоких уровнях напряжения ~ 0,9 а0_2 (1000ч-1100 Н/мм ) проявляет склонность к коррозионному растрескиванию; с уменьшением напряжений до

л

800 Н/мм2 коррозионная стойкость возрастает незначительно; напряжение в 720 Н/мм2 соответствует "пороговому" значению, т.е. соответствующему резкому

л

увеличению долговечности стали; при напряжении в 600 Н/мм образцы не разрушаются по истечение времени ? > 200 час;

5 Исследования проводились в лаборатории коррозии НИИЖБ под руководством с.н.с., к.т.н. Красовской Г.М.

и

к

К

<и

СР

с

ей

Д

1100

1000

900

800

700

600

500

▲ А

? т

+

▼

* ,1

• »

•

• 4 1 1 • 1 А-"

/• 4— •

10

100 1000 Время до разрушения, час.

1

Рисунок Б.1 - Результаты испытаний на склонность к коррозионному растрескиванию арматурной стали класса Ат1200: ▲ - образцы диаметром 10 мм ; • - образцы диаметром 12 мм ; о , + , х - то же, после электронагрева на 500, 450 и 400 °С ;

- образцы диаметром 14 мм; □ , Д , V - то же, после электронагрева на 500, 450 и 400 °С ; ▼ - образцы диаметром 18 мм ; ♦ - образцы диаметром 25 мм

- имеет место положительное влияние электронагрева на коррозионную

л

стойкость - электронагрев до Т = 400 450 °С при напряжениях 1000 Н/мм повышает коррозионную стойкость в среднем в 2,8 раза; при электронагреве до Т = 500 °С повышение составило в среднем 6 раз;

- таким образом, арматура Ат1200 сС3 = 12 и 14 мм из стали марки 30ХС2

л

лишь при уровне напряжений 600 Н/мм ( ~ 0,5 а0_2) и менее может быть отнесена к разряду стойкой против коррозионного растрескивания, при более высоких уровнях напряжения 0,6 0,9 сталь становится склонной к коррозионному

растрескиванию; электронагрев улучшает коррозионную стойкость, на ощутимый эффект наблюдается только при температуре нагрева 500 °С ;

б) сталь диаметром 10 мм :

арматура (( 5 = 10 мм из стали марки 30ХГС2 по своему коррозионному поведению близка к арматурной стали диаметром 12 мм марки 30ХС2 - при

Л

напряжениях ~ 0,9 а0_ 2 (1100 Н/мм ) время до разрушения значительно меньше нормируемой величины в 100 час. и составляет 10 ч- 18 час. , что позволяет охарактеризовать сталь данного диаметра при указанных условиях как склонную к коррозионному растрескиванию;

в) сталь диаметром 18мм :

арматура (( 5 = 18 мм из стали марки 30ХС2 по коррозионной стойкости принципиально не отличается от диаметров 10, 12 и 14 мм и также при высоких

Л

уровнях напряжения ~ 0,9 а0_ 2 (1100 Н/мм ) не может быть отнесена к разряду коррозионностойкой; однако с уменьшением напряжений долговечность стержней данного диаметра возрастает более интенсивно - так согласно графику долго-

Л

вечности Б.1 при снижении напряжения до 900 Н/мм стойкость образцов диаметром 18 мм в 3 раза превышает стойкость арматуры диаметром 12 мм; при 800

Л

Н/мм стержни (( 5 = 18 мм не разрушаются при базе испытаний в 220 час., в то время как для образцов (( 5 = 12 мм разрушение наступает через 16 ч- 19 час.

г) сталь диаметром 25 мм :

при испытании арматуры Ат1200 диаметром 25мм из стали марки 30ХГС2 подтвердился эффект повышения коррозионной стойкости с увеличением диаметра - разрушение для отдельных образцов при максимальном напряжении в

Л

1100 Н/мм не наблюдается даже по истечение 200 час. (рисунок Б.1), что позволяет охарактеризовать сталь данного диаметра, как имеющую высокую стойкость против коррозионного растрескивания.

Следует отметить, что коррозионные испытания арматурной стали класса Ат1200 проводились на образцах из опытно-промышленных партий разных производителей - Западно-Сибирского(«ЗапСиб») и Криворожского («Криво-рожсталь») металлургических комбинатов. Арматура производства комбината «ЗапСиб» диаметром 12, 14 и 18 мм выполнена из стали марки 30ХС2, арматура комбината «Криворожсталь» диаметром 10, 14 и 25 мм - из стали 30ХГС2 (см. таблицу 2.1).

Сталь марки 30ХГС2 изготавливается из стали 20ХГС2 с повышенным содержанием углерода. Известно, что сталь марки 20ХГС2 рекомендуется ГОСТ [32, 33] для изготовления коррозионностойких видов термомеханически упрочненной арматуры классов Ат800К (Ат-УСК) и Ат1000К (Ат-У1К). Результаты испытаний показывают, что арматура из стали марки 30ХГС2 имеет большую стойкость против коррозионного растрескивания, чем арматура из стали марки 30ХС2, т.е. дополнительное легирование марганцем благоприятно сказывается на коррозионной стойкости.

Суммируя результаты экспериментальных исследований новой высопроч-ной термомеханически упрочненной арматурной стали класса Ат1200 диаметром 10...25 мм можно утверждать, что эта сталь по коррозионному поведению соответствует выпускаемой в промышленных объемах стали класса Ат1000(Ат-У1). Поэтому на применение стали класса Ат1200 в преднапряженных железобетонных конструкциях должны быть распространены те же ограничения, которые приняты в нормативных документах на применение стали Ат1000(Ат-У1).

Для арматурной стали класса Ат1200 в целом категории требований по тре-щиностойкости конструкций рекомендуется применять следующими:

- в агрессивных средах запрещается применять в предварительно напряженных конструкциях 3 -ей категории трещиностойкости;

- в слабо агрессивной среде допускается применять в конструкциях 2-ой категории трещиностойкости при ограничении раскрытия трещин в бетон

до 0,05 мм.

Б.3. Влияние контактного электронагрева и длительного нагрева

на механические свойства

Повторный нагрев термоупрочненный стали до определенной температуры, как правило до температуры самоотпуска, т.е. до температуры, при которой формировалась структура и свойства стали при прокатке, не вызывает заметного изменения ее механических свойств. Однако нагрев до более высоких температур приводит к снижению прочностных свойств стали, вплоть до полной утраты эффекта упрочнения при закалке.

Отмеченную склонность к разупрочнению при повторном нагреве термо-упрочненной стали, в том числе исследуемой класса Ат1200, необходимо учитывать при :

а) изготовлении железобетонных конструкций, в первую очередь предварительно напряженных с использованием элетротермического способа натяжения арматуры, когда последняя подвергается кратковременному воздействию контактного электронагрева;

б) при эксплуатации конструкций, подвергающихся длительному воздействию повышенных температур.

Помимо этого данные по изменению механических свойств стали при продолжительном нагреве необходимы для назначения требований к обеспечению надежности железобетонных конструкций в экстремальных условиях, например при возникновении пожарной обстановки.

Контактный электронагрев

Принятая методика экспериментальных исследований поведения исследуемой стали Ат1200 при контактном кратковременном нагреве приводится в Приложении А.6.

Влияние контактного электронагрева на механические свойства арматурной стали, выполненные на примере стержней диаметром 12 и 14 мм из стали марки 30ХС2 комбината «ЗапСиб» [63, 126], позволили назначить оптимальную (рекомендуемую) температуру нагрева до Т = 400°С, при которой не наблюдается снижение прочностных свойств.

При электронагреве стали до Т = 450°С имеет место заметное (до 8%) повышение условного предела текучести бг0 _ 2 , значительное (до 26%) увеличение условного предела упругости и параметра упругости до 0,75. В связи

с чем рекомендована также максимально допустимая температура в 450°С, при которой достигается наибольшее увеличение отмеченных упругих характеристик, при незначительном снижении предела временного сопротивления .

При температуре электронагрева Т = 500°С наблюдается значительное разупрочнение исследуемой стали, в первую очередь по показателю .

Длительный (печной) нагрев

Технология контактного электронагрева характеризуется кратковременным тепловым воздействием на арматурную сталь - длительность нагрева составляет на практике 1 ч- 5 мин. При длительном действии нагрева , необходимость изучения которого была обоснована выше, изменение механических свойств стали может иметь свои особенности. В этой связи были выполнены экспериментальные исследования, имеющие целью оценить влияние длительного (печного) нагрева на изменение свойств стали Ат1200. Материалом исследований служила сталь марки 30ХГС2 комбината «Криворожсталь» диаметром 25 мм 6.

Исследования проведены на натурных образцах, которые нагревали в печах Центральной заводской лаборатории комбината «Криворожсталь» и отпускали при температурах Т = 300, 400, 500, 600 и 700°С в течение одного часа. После отпуска образцы испытывали на статическое растяжение на разрывных машинах и по результатам сравнения полученных данных с исходными (до нагрева) свойствами оценивали влияние изучаемого фактора на механические свойства стали.

Зависимость основных механических характеристик стали Ат1200 от температуры длительного нагрева приводится на рисунке Б.2.

Анализ этой зависимости свидетельствует, что характер изменения механических свойств аналогичен тому, который наблюдается при кратковременном электронагреве , но изменение свойств происходит при более низкой температуре, к тому же в меньшей мере проявляется повышение условного предела текучести

до достижения этой температуры.

Существенное снижение прочностных характеристик ( и ) с одновременным повышением пластических свойств ( и ) наблюдается уже при Т = 300°С (против Т = 450°С при контактном электронагреве). Повышение бг0 ( 2 в интервале 200 ч-300°С составляет не более 1%.

При Т = 700°С прочностные свойства снижаются до уровня свойств исходного, горячекатаного металла, т.е. эффект упрочнения при закалке снимается полностью; при кратковременном электронагреве данное состояние наступает при более высоких температурах - Т = 800 ч-900°С .

6 Исследования проводились совместно с сотрудником Днепропетровского металлургического института, к.т.н. Ивченко А .В.

а)

sup 1,0

0,9 ■

0,8 ■

0,7

0,6 0,5