О нормировании прочностных и деформативных характеристик высокопрочных арматурных сталей
В статье С. М. Скоробогатова и В. В. Домнина рассмотрены весьма важные вопросы эффективного использования арматурных сталей. Учитывая актуальность, теоретическое и практическое значение затронутых вопросов, дискуосионность некоторых положений статьи, хотелось бы отметить следующее.
При решении вопроса о требуемых величинах равномерных удлинений арматуры вряд ли достаточно использовать только уравнения равновесия, далее в модифицированном виде. Следует привлечь и деформационные зависимости между высотой сжатой зоны бетона элемента и соответствующими ей величинами деформаций в растянутой арматуре при разрушении. Немаловажное влияние оказывает и неравномерный характер распределения деформаций арматуры по длине стержней, сохраняющийся вплоть до разрушения конструкции. При развитии пластических деформаций в арматуре эта неравномерность характеризуется, по аналогии, коэффициентом. Опыты с элементами, армированными стержневой арматурой, показывают, что закономерность изменения коэффициента фе с ростом нагрузки (величин деформаций в арматуре в сечениях с трещинами) достаточно сложна. В общем случае она характеризуется двумя стадиями — на одной он снижается, на другой — возрастает; последовательность определяется характером диаграммы растяжения арматуры. Коэффициент при разрушении элемента зависит, кроме того, от достигну той к этому моменте величины деформаций арматуры в сечении с трещиной. Таким образом, в момент разрушения деформации в арматуре в общем случае неравномерны -- в местах трещин они имеют максимальную величин н убывают умалением от них.
Величина равномерного удлинения арматуры 6Р, имеющая немаловажное значение для устранения опасности разрыва арматуры [2, 3], приведена в
ГОСТ 5781—75 и ГОСТ 10884—71 на горячекатаную и термически упрочненную арматуру, причем гарантированное ее значение (браковочный минимум бр) принято равным 2%. Однако эти же ГОСТ содержат и требования к относительным удлинениям арматуры в местах разрыва б5. Гарантированные значения этой ветчины для арматуры классов A-IV, Ат-IV и выше составляют от 5 до 8%. Учитывая неравномерный характер распределения деформаций арматуры по длине стержней при работе их в пластической стадии, величины 65 также оказывают влияние на характер разрушения железобетонных элементов, так как были случаи разрыва стали, имеющей достаточно большой запас равномерных удлинений.
Таким образом, решение вопроса о требуемых пластических характеристиках арматурных сталей (бр, б5), учитывающее отмеченное, представляется достаточно сложным, в то время как экспериментальных данных пока недостаточно. Необходимо учитывать и то обстоятельство, что величина 6Р, приведенная в ГОСТ, назначена с определенной обеспеченностью и опасность разрыва арматуры возрастает в тех случаях, когда сталью с величинами бр на нижней границе браковочного минимума армируются именно слабо- армированные элементы. Практически целесообразно стремиться к повышению браковочных значений бр до 3%, что значительно расширит область разрушения элементов без разрыва арматуры.
Минимальные величины процентов армирования сечений и требуемые значения бР в соответствии с рекомендуемыми авторами формулами снижаются с ростом класса стали. Однако для реальных сталей с увеличением прочностных характеристик их пластические свойства ухудшаются, а дистанция между временным сопротивлением и условным пределом текучести сокращается. В этом случае требуется большая осторожность в применении таких сталей с целью избежания разрыва.
Учет ниспадающей ветви диаграмму сжатия бетона при анализе несущей способности изгибаемых элементов может дать новые для практики результаты. К сожалению, это явление изучено еще недостаточно полно, а перенос данных, полученных при испытании призм, на работу армированных сжато-изогнутых достаточно условен. Здесь кроме прочности бетона может оказывать влияние, например, и степень армирования элемента, уровень длительно действующей нагрузки и другие факторы.
Требование соблюдения минимального процента армирования вступает в силу, если по условию прочности достаточным было бы и меньшее количество арматуры. Это имеет место, когда по тем или иным причинам сечение бетона принято большим, чем необходимо, по расчету на прочность. Нет оснований и увеличивать сечение настолько, чтобы достигнуть предлагаемых авторами значений. Опасность разрыва арматуры принимается во внимание ограничением величин расчетных сопротивлений, установлением требований для 8Р и 65, и учитывается при контрольных испытаниях изделий.
Учет работы высокопрочной арматуры за пределом текучести производится авторами статьи с помощью коэффициента зависящего только от go,2- Однако исследования, проведенные в последние годы в НИИЖБ и других организациях [6], показали, что значения коэффициента mag в общем случае определяются не только степенью армирования сечения (величиной 50,2), но также прочностными и деформативнымн характеристиками бетона и арматуры с учетом преднапряжения. Существенное влияние оказывает и характер растяжения арматуры за пределе току чести, который оценивается отношением. В СНиП II-21-75 эти обстоятельства учтены тем, что (ma4) зависит от граничного значения относительной высоты сжатой зоны бетона и класса стали. Величиной я оцениваются прочностные и деформативные свойства бетона и арматуры, а также влияние преднапряжения. К тасс арматуры определяет предельные значения коэффициентов mEi, которые принимаются тем меньше, чем выше класс стали, так как для отечественных стержневых сталей с ростом их прочностных свойств увеличивается и отношение.
По СНиП 1121-75 величина коэффициента т (та4) подсчитывается по формуле
Таким образом, вопросы эффективно го .использования высокопрочных арматурных сталей являются весьма сложными и потребуют еще немало усилий для достаточно полного решения. Опыты должны выявить значения деформаций арматуры (как средних, так и в местах трещин) при разрушении элементов в зависимости от вида бетона и его деформативных характеристик, степени армирования сечений с учетом величины преднапряжения арматуры, ее прочностных и деформативных свойств и других факторов. Учитывая изменчивость величин 6Р как по длине стержня, так и для определенных марок и классов арматуры, решение вопроса о браковочных значениях бр потребует использования методов теории вероятности и математической статистики [3].