Методика расчетной оценки продольной трещиностойкости приопорных участков преднапряженных изгибаемых элементов с высокопрочной арматурной сталью класса АТ-1200 (АТ-VII)

Термомеханически упрочненная арматурная сталь класса Ат -1200 (Ат -VII ), опытно-промышленные партии которой в полном сортаменте впервые были прокатаны автором на Западно-Сибирском и Криворожском металлургических комбинатах из стали марок 30ХС2 и 30ХГС2. [1,2,3], до настоящего времени является наиболее высокопрочным ви- дом стержневой арматуры с условным пределом текучести °i),2 — 1200 Н/мм2 и временным сопротивлением °u ≥ 1450 Н/мм2.

Высокий уровень прочностных свойств данной стали обуславливает в преднапряжен-ных железобетонных конструкциях при прочих сопоставимых условиях более высокое усилие обжатия при отпуске натяжения арматуры и как следствие определяет особенность поведения этих конструкций уже в доэксплуатационной стадии. В связи с чем в рамках данной работы приводятся полученные автором результаты детального исследования напряженно-деформированного состояния опытных элементов с арматурной сталью класса Ат -1200 (Ат -VII ) в стадии передачи усилия натяжения арматуры на бетон и при длительной выдержки в условиях воздействия усилия обжатия.

Опытные образцы представляли собой железобетонные предварительно-напряженные балки прямоугольного сечения с одинаковыми для всех номинальными размерами: длина ! = 2800мм , ширина сечения b = 150мм, высота h = 300мм Задаваемые уровни преднапряжения арматуры составляли °sp / ^ffO,2 ^ 0,55 ; 0,75 и 0,95, что соответствовало ^con ^ 550, 750 и 1050 Мпа.

Очевидно, что использование в опытных элементах напрягаемой арматуры 025 Ат -1200 (Ат -VII ) позволило промоделировать наиболее неблагоприятные условия работы конструкций с такой сталью, поскольку в случае применения стержней больших диаметров увеличивается вероятность образования при отпуске натяжения продольных трещин раскалывания вдоль напрягаемой арматуры с торцов элементов.

К тому же при использовании 025 Ат -1200 (Ат -VII ) отмечается неизученное сочета- ние прочности диаметра арматуры. Последнее обстоятельство представляется немаловажным, поскольку может отрицательно повлиять на сцепление арматуры с бетоном и вне длины зоны передачи i , что снижает несущую способность элементов.

По результатам исследования опытных элементов в стадии обжатия усилием от напрягаемой арматуры разработана методика расчетной оценки продольной трещиностойкости приопорных участков, основанная на использовании аналитического выражения (1) для ширины раскрытия трещин раскалывания, как функция = f {acOn; RbP; HSk; a; d=nc; ds)

О'СТСЛ

° con \

Rbp ) (

CD

где ^con – предварительное напряжение арматуры , контролируемое на момент отпуска натяжения, Мпа;

^Rb_P - фактическое значение передаточной прочности бетона, Мпа;

^  - диаметр напрягаемой арматуры, мм;

A, В - эмпирические коэффициенты: A = 0,75 х 10^-7 мм^-1;     В = 0,01 мм ;

n - показатель степени, определяющий изменение   характера зависимости

^crc^n ^— f (^anc) с изменением диаметра напрягаемой арматуры;

Фапс - условный коэффициент армирования приопорной зоны, комплексно учитыва- ющий влияние различных факторов на анкеровку продольной арматуры и определяемый по предлагаемой формуле (2) :

Г2,5а / d V

Ф™ = (1 + Ю0/<_л) In —— (1 + -^) ,              (2)

L а₃ х а₃

где а - толщина минимальная защитного слоя, мм;

^атас - диаметр внутренних приопорных анкеров на напрягаемой арматуре, мм;

^ - коэффициент косвенного (поперечного) армирования, при его назначении должны выполняться следующие условия:

• а)    длина участка размещения косвенной арматуры к ^ 0,6   ;

• б)    шаг косвенной арматуры S ; при S>к ^ = 0.

Для дифференцированного назначения предельно допустимой, с позиции предотвращения продольных трещин раскалывания, величины предварительного напряжения арматуры ^соп уравнение (1) следует решить относительно величины ^соп при ^сгс,п = 0:

Разработанная на базе обширных экспериментальных исследований методика расчетной оценки продольной трещиностойкости приопорных участков составляет дополнительную основу для проектирования и производства предварительно-напряженных изгибаемых элементов со стержневой арматурой Ат -1200 (Ат -VII ), представляющей на сегодня наиболее перспективный класс высокопрочных арматурных сталей.