Втомна міцність арматурного прокату класу А500С та його зварних з’єднань - Автореферат

Значна кількість залізобетонних конструкцій, що застосовуються у сучасному транспортному, промисловому, цивільному і гідротехнічному будівництві, у процесі своєї експлуатації піддаються багаторазово повторюваним навантаженням (БПН) з кількістю циклів, що вимірюється мільйонами, а для окремих конструкцій гідротехнічних споруд, і мільярдами. У рамках такої адаптації за завданням Держбуду України Технічний комітет зі стандартизації "Арматура для залізобетонних конструкцій" проводив експериментально-теоретичні дослідження і розробив "Рекомендації з застосування арматурного прокату по ДСТУ 3760-98 при проектуванні і виготовленні залізобетонних конструкцій без попереднього напруження", що поширюються на конструкції промислових та цивільних будинків і споруд. Не вистачає ґрунтовних досліджень втомної міцності прокату даного класу, на основі яких можна було б обґрунтувати можливість застосування такої арматури для конструкцій, які піддаються БПН. Робота виконувалась відповідно до договору № 6854 від 01.09.2001 між НУ “Львівська політехніка” і ДП ТК з стандартизації “Арматура для залізобетонних конструкцій” у рамках роботи “Експериментально - теоретичні дослідження властивостей нових видів арматурного прокату з метою забезпечення їх впровадження в практику будівництва” (№ держреєстрації 01012003440). Мета роботи: встановити втомну міцність арматурного прокату класу А500С та його зварних зєднань і за результатами досліджень розробити рекомендації із розрахунку залізобетонних конструкцій з такими арматурними виробами та методику їх діагностування з використанням методу акустичної емісії.Багато з них вивчали вплив різних факторів на властивості витривалості: залежні від властивостей самої арматури (технологія виготовлення; конструкція профілю арматури, хімічний склад, механічні характеристики, діаметр прокату тощо) та повязані із характером роботи конструкції (вигин, центральний стиск або розтяг, позацентровий стиск або розтяг та ін.). У розділі проаналізовано теорії втомного руйнування, керуючись якими вчені описували явище втоми при БПН та визначено найбільш прийнятну теорію - вакансійну, яка дійсно відповідає процесам, що відбуваються в арматурі при прикладанні до неї БПН. Дотепер ведуться пошуки оптимальних хімічного складу, геометричного профілю та режимів обробки арматурного прокату, підбір властивостей якого дасть кращі характеристики роботи арматури при прикладанні БПН за умови мінімальних витрат на виготовлення. Програма комплексних досліджень арматурного прокату та його зварних зєднань включала: 1.Випробування статичним розтягуючим навантаженням: суцільних зразків O16 А500С - 12 штук, O14 А500С - 7 штук, O12 А500С - 10 штук, O12 А-ІІІ - 7 штук, стикових та хрестових зварних зєднань стрижнів O12 А500С - відповідно по 12 штук для визначення механічних характеристик. При навантаженні БПН зразків арматури O16 мм класу А500С при ?max=300 МПА та ?=0,2 не встановлено межі витривалості арматури, однак значення довговічностей дослідних зразків дуже близькі до бази випробувань (2х106 циклів БПН), що свідчить про близькість значення межі витривалості до 300 МПА.Огляд джерел, в яких визначалася втомна міцність арматурного прокату показав, що на даний момент немає нормативних документів та достатньої кількості експериментальних даних, які б давали можливість використовувати арматурний прокат класу А500С у конструкціях, які працюють на прикладання БПН. Методика випробувань арматурного прокату на витривалість вимагає проведення великої кількості експериментальних досліджень, на які витрачається значна кількість часу. Результати випробувань на міцність стикових зварних зєднань С1-Ко ?12А500С дозволяють констатувати: руйнування всіх зразків відбувається в ЗТВ і носить пластичний характер; зварні зєднання арматурного прокату із вуглецевим еквівалентом Сек = 0,245% мали великі середні значення міцності і менший розмах у порівнянні зі зварними зєднаннями прокату із вуглецевим еквівалентом Сек =0,346%; розміцнення арматурного прокату при стиковому контактному зварюванні за результатами випробувань склало 14...22%. Результати випробування на розміцнення зварюванням хрестоподібного зварного зєднання типу К1-Кт арматури класу А500С дозволяють констатувати: руйнування більшості зразків зварних зєднань відбувається по основному металу на відстані 40 - 200мм від місця зварювання, що говорить про послаблення поперечного перерізу в місці зварювання; розміцнення досліджуваних зєднань К1-Кт не перевищувало 4%; величина вуглецевого еквівалента на рівнях нижньої (Се =0,245%) і верхньої (Се = 0,346%) межі марочного складу сталі СТЗПС не зробила впливу на міцність досліджуваного прокату при виконанні зєднань К1-Кт.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Огляд джерел, в яких визначалася втомна міцність арматурного прокату показав, що на даний момент немає нормативних документів та достатньої кількості експериментальних даних, які б давали можливість використовувати арматурний прокат класу А500С у конструкціях, які працюють на прикладання БПН. Методика випробувань арматурного прокату на витривалість вимагає проведення великої кількості експериментальних досліджень, на які витрачається значна кількість часу.

При випробуваннях арматурного прокату класу А500С O 16 мм на втому за ДСТУ 3760-98 не було встановлено межі витривалості при параметрах циклу ?max=300,0 МПА, ?min=60,0 МПА та ?=0,2. Для арматури O12 мм встановлено межу витривалості при ?=0,33: для суцільних зразків ?N = 300 МПА; для стикових зварних зєднань С1-Ко ?N = 150 МПА; для хрестових зварних зєднань К1-Кт ?N = 160 МПА.

Результати випробувань на міцність стикових зварних зєднань С1-Ко ?12А500С дозволяють констатувати: руйнування всіх зразків відбувається в ЗТВ і носить пластичний характер; зварні зєднання арматурного прокату із вуглецевим еквівалентом Сек = 0,245% мали великі середні значення міцності і менший розмах у порівнянні зі зварними зєднаннями прокату із вуглецевим еквівалентом Сек =0,346%; розміцнення арматурного прокату при стиковому контактному зварюванні за результатами випробувань склало 14...22%.

Результати випробування на розміцнення зварюванням хрестоподібного зварного зєднання типу К1-Кт арматури класу А500С дозволяють констатувати: руйнування більшості зразків зварних зєднань відбувається по основному металу на відстані 40 - 200мм від місця зварювання, що говорить про послаблення поперечного перерізу в місці зварювання; розміцнення досліджуваних зєднань К1-Кт не перевищувало 4%; величина вуглецевого еквівалента на рівнях нижньої (Се =0,245%) і верхньої (Се = 0,346%) межі марочного складу сталі СТЗПС не зробила впливу на міцність досліджуваного прокату при виконанні зєднань К1-Кт.

Арматурний прокат класу А500С по ДСТУ 3760-98 придатний для застосування в конструкціях автодорожніх мостів, які працюють на БПН, із застосуванням зварних зєднань К1-Кт та С1-Ко.

Доведено, що при статичному розтягу зразків, поряд із відомими методами, за допомогою методу АЕ можна визначати межу текучості арматури.

Розроблено рекомендації з розрахунку залізобетонних конструкцій з арматурою класу А500С при БПН. В них запропоновано значення коефіцієнтів умов роботи Є?s при розрахунку залізобетонних конструкцій на прикладання БПН із арматурою класу А500С для діапазону навантаження при 0,2 ? ? ? 1, що дає змогу проектувати конструкції з врахуванням характеристик витривалості.

Запропоновано методику діагностики арматурного прокату класу А500С за допомогою методу АЕ. За даною методикою побудовано тарувальні криві для визначення характеристик витривалості зварних зєднань С1-К0 арматури класу А500С через параметр EN сигналів акустичної емісії.

1. П.М.Коваль, Б.Г.Демчина, П.М.Сташук, І.П.Бабяк. Акустична емісія арматурного прокату під час розтягу // Діагностика, довговічність та реконструкція мостів і будівельних конструкцій. - Львів: Каменяр, 2002. - Вип. 4. - С. 73-83.

2. П.М.Коваль, Б.Г.Демчина, П.М.Сташук, І.П.Бабяк. Дослідження з використанням методу акустичної емісії арматурного прокату для конструкцій мостів // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. - К.: НТУ, 2002. - Вип. 64. - С. 106-109.

3. Бабяк І.П. Оцінка витривалості арматурного прокату класу А500С з використанням методу акустичної емісії // Дороги і мости. - Київ: ДЕРЖДОРНДІ

4. ім. М.П.Шульгіна, 2005. - Вип. 3. - С. 140-153.

5. КОВАЛЬП.М., Бабяк І.П. Дослідження витривалості зразків арматури класу А500С// Діагностика, довговічність та реконструкція мостів і будівельних конструкцій. - Львів: Каменяр, 2005. - Вип. 7. - С. 57-62.

6. Коваль П.М., Бабяк І.П. Міцність стикових зварних зєднань зразків арматури класу А500С при багатократно повторюваних навантаженнях // Теорія і практика будівництва. - Львів, НУ “Львівська політехніка“, 2005. - Вип. № 545. - С. 103-108.

7. Коваль П.М., Бабяк І.П. Застосування арматурного прокату класу А500С по ДСТУ 3760-98 в конструкціях, які працюють на прикладання багаторазово повторюваного навантаження // Дороги і мости. - Київ: ДЕРЖДОРНДІ ім. М.П.Шульгіна, 2006. - Вип. 6. - С. 181-191.

8. Коваль П.М., Бабяк І.П., Фаль А.Є. Використання методу акустичної емісії при дослідженні втомної міцності зєднань арматури класу А500С // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. - К.: НТУ, 2006. - Вип. 73. - С. 137-147.

9. Коваль П.М., Бабяк І.П., Фаль А.Є. Втомна міцність хрестових зварних зєднань арматури класу А500С // Автошляховик України. - 2006. - № 2. - С. 44-46.

10. Коваль П.М., Бабяк І.П., Фаль А.Є., Сташук П.М. Акустична емісія стикових зварних зєднань арматури класу А500С при дії багаторазово повторюваного навантаження // Будівництво України. - 2006. - № 4. - С. 7-13.

11. У роботах [1, 2] здобувач виконав експериментальні дослідження, брав участь у обробці та аналізі отриманих результатів. У роботах [4-9] здобувачем виконано експериментальні дослідження, обробку даних, побудову графіків, аналіз результатів, складання висновків.

Размещено на .ru