Главное меню

Стык арматуры при динамических нагрузках


таблицы размеров стыковки всех диаметров по СНиП, правила соединения перехлеста

Армирование – ответственная часть устройства всех монолитных конструкций, от которого зависит долговечного и надежного будущего строения. Процесс заключается в создании каркаса из металлических стержней. Он размещается в опалубку и заливается бетоном. Чтобы создать этот каркас, прибегают к вязке или сварочным работам. При этом большую роль при вязке играет правильно рассчитанный нахлест для арматуры. Если он недостаточный, то соединение окажется недостаточно прочным, а это сказывается на эксплуатационных характеристиках. Поэтому важно разобраться, какой именно делать нахлест при вязке.

Виды соединений

Существует два основных метода крепления арматуры, согласно строительным нормам и правилам (СНиП), а именно пункту 8.3.26 СП 52-101-2003. В нем прописано, что соединение стержней может выполняться следующими типами стыковки:

  1. Стыковка прутьев арматуры без сварки, внахлест.
    • внахлест с использованием деталей с загибами на концах (петли, лапки, крюки), для гладких прутьев используются исключительно петли и крючки;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев периодического профиля;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев с фиксацией поперечного типа.
  2. Механическое и сварное соединение.
    • при использовании сварочного аппарата;
    • с помощью профессионального механического агрегата.


Требования СНиП указывают на то, что бетонное основание нуждается в установке минимум двух неразрывных каркасов из арматуры. Их делают посредством фиксации стержней внахлест. Для частного домостроения подобный способ используется чаще всего. Это связано с тем, что он доступный и дешевый. Созданием каркаса может заняться даже новичок, так как нужны сами прутья и мягкая вязальная проволока. Не нужно быть сварщиком и иметь дорогостоящее оборудование. А в промышленном производстве чаще всего встречается метод сварки.

Обратите внимание! Пункт 8.3.27 гласит, что соединения арматуры внахлест без применения сварки, используется для стержней, рабочее сечение которых не превышает 40 мм. Места с максимальной нагрузкой, не должны фиксироваться внахлест вязкой или сваркой.

Соединение прутьев методом сварки

Нахлест стержней методом сварки используется исключительно с арматурой марки А400С и А500С. Только эти марки считаются свариваемыми. Это сказывается и на стоимости изделий, которая выше обычных. Одним из распространенных классов является класс А400. Но сращивание изделий ими недопустимо. Нагреваясь, материал становится менее прочным и теряет свою устойчивость к коррозии.

В местах, где есть перехлест арматуры, сваривание запрещается, несмотря на класс стержней. Почему? Если верить зарубежным источникам, то есть большая вероятность разрыва места соединения, если на него будут воздействовать большие нагрузки. Что касается российских правил, то мнение следующее: использовать дуговую электросварку для стыковки разрешается, если размер диаметров не будет превышать 25 мм.

Важно! Длина сварочного шва напрямую зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для работы используют электроды, сечение которых от 4 до 5 мм. Требования, регламентированные в ГОСТах 14098 и 10922, сообщают, что делать нахлест методом сварки можно длиной меньше 10 диаметров арматурных прутьев, используемых для работ.

Стыковка арматуры методом вязки

Это самый простой способ обеспечить надежную конструкцию из арматурных прутьев. Для этой работы используется самый популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки выполняется посредством вязальной проволоки. Для этого два прутка приставляются друг к другу и обвязываются в нескольких местах проволокой. Как говорилось выше, согласно СНиП, есть 3 варианта фиксации арматурных прутьев вязкой. Фиксация прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также пользуясь деталями с загибами на концах.

Выполнять соединение прутьев арматуры внахлест абы как нельзя. Существует ряд требований к этим соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. И дело не только в длине нахлеста, но и других моментах.

Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Хоть процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем их соединение сварочным аппаратом, назвать его простым нельзя. Как любая работа, процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Только тогда можно сказать, что армирование монолитной конструкции выполнено правильно. Занимаясь соединением арматуры с нахлестом методом вязки, следует обращать внимание на такие параметры:

Мы упоминали, что размешать арматурный стык, сделанный внахлест, на участке с самой высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К этим участкам относятся и углы здания. Получается, что нужно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно приходиться на участки железобетонной конструкции, где нагрузка не оказывается, или же она минимальная. А что делать, если технически соблюсти это требование невозможно? В таком случае размер нахлеста прутьев зависит от того, сколько диаметров имеет арматура. Формула следующая: размер соединения равен 90 диаметров используемых прутьев. Например, если используется арматура Ø20 мм, то размер нахлеста на участке с высокой нагрузкой составляет 1800 мм.

Однако техническими нормами четко регламентированы размеры подобных соединений. Нахлест зависит не только от диаметра прутьев, но и от других критериев:

Нахлест при разных условиях

Так какой же нахлест арматуры при вязке? Какие есть точные данные? Начнем с рассмотрения примеров. Первый фактор, от которого зависит нахлест – это диаметр прутьев. Наблюдается следующая закономерность: чем больше диаметр используемой арматуры, тем больше становится нахлест. Например, если используется арматура, диаметром 6 мм, то рекомендуемый нахлест составляет 250 мм. Это не означает, что для прутьев сечением в 10 мм он будет такой же. Обычно, используется 30-40 кратноя величина сечения арматуры.

Пример стыковки арматуры 25 диаметра в балке, при помощи вязки. Величина перехлеста 40d=1000 мм.

Итак, чтобы упростить задачу, используем специальную таблицу, где указан, какой нахлест используется для прутьев разного диаметра.

Диаметр используемой арматуры А400 (мм)Количество диаметровПредполагаемый нахлест (мм)
1030300
1231,6380
1630480
1832,2580
2230,9680
2530,4760
2830,7860
3230960
3630,31090
40381580

С этими данными каждый сможет выполнить работу правильно. Но есть еще одна таблица, указывающая на нахлест при использовании сжатого бетона. Он зависит от класса используемого бетона. При этом чем выше класс, тем разбежка стыков арматуры меньше.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм)Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250)В25 (М350)В30 (М400)В35 (М450)
10355305280250
12430365355295
16570490455395
18640550500445
22785670560545
25890765695615
28995855780690
321140975890790
36142012201155985

Что касается растянутой зоны бетона, то в отличие от сжатой зоны, нахлест будет еще больше. Как и в предыдущем случае, с увеличением марки раствора длина уменьшается.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм)Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250)В25 (М350)В30 (М400)В35 (М450)
10475410370330
12570490445395
16760650595525
18855730745590
221045895895775
2511851015930820
28132511401140920
321515130011851050
361895162514851315

Если правильно расположить нахлест друг относительно друга и сделать его нужной длины, то скелет основания получит значительные увеличения прочности. Соединения равномерно распределяются по всей конструкции.

Согласно нормам и правилам (СНиП), минимальное расстояние между соединением должно составлять 61 см. Больше – лучше. Если не соблюдать эту дистанцию, то риск, что конструкция при сильных нагрузках и в ходе эксплуатации будет деформироваться, возрастает. Остается следовать рекомендациям, для создания качественного армирования.

Стыковка арматуры внахлестку – особенности и важные моменты

Архив рассылки "Непрошеные советы" для начинающих проектировщиков. Выпуск № 7.

Доброе утро!

Сегодня в Непрошеных советах я продолжу тему о рабочих швах бетонирования и стыковке арматуры. Точнее, о швах мы уже поговорили, теперь поговорим о стыковке.

Далеко не всегда на стройку попадает арматура нужной длины, в итоге встает вопрос о том, что ее нужно стыковать. Как и с вопросом о швах бетонирования, многие проектировщики пытаются игнорировать эту проблему и отдают принятие решения на откуп строителям. Все, кто так делает, подвергают риску проектируемую конструкцию.

Строитель не обязан знать о том, где стыковать арматуру. Он состыкует ее в самом удобном для него месте, но одновременно – в самом опасном месте для конструкции. В «Рекомендациях по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98 при проектировании и изготовлении железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры» хорошо описаны требования (см. п. 2.3.3), парочку, особо важных, я приведу здесь:

1. «Стыки рабочей арматуры внахлестку не рекомендуется располагать в растянутой зоне изгибаемых и внецентренно растянутых элементов в зоне действия максимальных усилий и местах полного использования арматуры. Стыки рабочей арматуры внахлестку не допускаются в линейных элементах, сечение которых полностью растянуто». Поясню немного. Мы должны четко донести до строителя, где ему можно стыковать арматуру. Нельзя стыковать в растянутой зоне: то есть, нижнюю рабочую арматуру в плите, например, нельзя стыковать в середине пролета, а верхнюю – над опорами (для многопролетных плит). Именно там плита растянута, об этом нам и эпюра моментов говорит, и даже просто попытка представить, как изогнется перекрытие в процессе нагружения: какие его поверхности будут пытаться растянуться, а какие – сжаться. Очень просто сделать на чертеже вот такую схему:

Я привела пример для плиты перекрытия, но подобные схемы можно сделать для любой конструкции, арматура в которой заказана погонными метрами. Иногда проектировщик сразу задает раскладку стержней определенной длины с указанием мест стыковки. Здесь есть риск утонуть в переписке по согласованию все новых мест стыковки, т.к. у строителей может оказаться в наличии арматура совсем не предсказуемой длины. Величины L/4 и L/3 берутся из конкретного расчета и могут отличаться от приведенных мной.

2. «Стыки сварных сеток и каркасов, а также растянутых стержней вязаных каркасов и сеток внахлестку должны располагаться вразбежку. При этом площадь сечения рабочих стержней, стыкуемых в одном месте или на расстоянии менее длины перепуска ll, должна составлять не более 50% общей площади сечения растянутой арматуры.

Стержни должны располагаться по возможности без зазора, максимальное расстояние в свету между стыкуемыми стержнями не должно превышать 4d или 50мм.

Расстояние в свету между стыками, расположенными в разных местах по длине элемента, должно быть не менее 0,5 ll, или в осях стыков не менее 1,5 ll.

Соседние стыки внахлестку должны располагаться на расстоянии в свету не менее 2d и не менее 30 мм». Как все это донести до строителя? Я советую взять за основу рисунок 6 «Рекомендаций…» и привести на чертеже следующую схему:

Обратите внимание, величина нахлестки для рабочей арматуры в верхней и нижней зоне плиты отличается (см. коэффициент из таблицы 12 «Рекомендаций…»). В примере я привела схему для арматуры диаметром 12 мм.

Всегда обращайте внимание на то, что в одном сечении должно быть не более 50% стыков растянутых стержней арматуры. Иногда это требование очень сложно выполнить, особенно в стесненных обстоятельствах, и приходится менять диаметры стержней и их количество.

Вообще, советую Вам вдоль и поперек изучить рекомендации, прежде чем приступать к конструированию нахлестки в конкретной конструкции.

Еще хочу написать о стыковке арматуры в колоннах. Это специфическая тема, разгадка которой для меня еще не найдена. Как раньше, до введения проката по ДСТУ 3760, стыковали арматурные стержни по ГОСТ 5781? Вот рисунок из «Руководства по конструированию жбк»:

Из рисунка ясно, что половина стержней-выпусков выходят из перекрытия на длину нахлестки, вторая половина – на две длины нахлестки. Этим обеспечивается разбежка стыков – не более 50% в одном сечении. Но в гостовской арматуре были совсем другие длины нахлестки – в несколько раз меньше (!), чем для арматуры по ДСТУ 3760. Для примера глянем: для стержня по ДСТУ диаметром 20 мм в бетоне В25 величина нахлестки составляет 1630 мм (согласно расчету по «Рекомендациям…»). Две длины нахлестки – это уже 3260 мм (иногда, это меньше, чем высота этажа!). Что с этим делать, нормы молчат. Что с этим делают проектировщики? Либо выпускают все стержни на одну величину нахлестки (не скажу, что это верно), либо выбирают способ стыковки сваркой с накладками или методом опрессовки. Но все эти варианты нужно согласовывать с заказчиком – все-таки его деньги и его возможности.

Пожалуй, об особенностях стыковки арматуры в колоннах я расскажу в следующем выпуске. Успешного Вам проектирования!

С уважением, Ирина.

class="eliadunit"> Добавить комментарий

СТО 02495307-001-2007 Сварные соединения арматурных стержней в монолитных железобетонных колоннах зданий и сооружений

На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК "Трансстрой"СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

Сколько диаметров СНиП при перехлесте арматуры?

Дата: 4 октября 2018

Просмотров: 16012

Коментариев: 0

Во время армирования фундамента или изготовления любого из видов армопояса практически у каждого человека возникает вопрос о том, какой должна быть длина нахлеста, и каким образом правильно его выполнить. Действительно, это имеет большое значение. Верно выполненная стыковка стальных прутьев делает более прочным соединение арматуры. Конструкция здания становится защищенной от различных видов деформаций и разрушений. Воздействие на фундамент сводится к минимуму. Как следствие — увеличивается безаварийный срок эксплуатации.

Нахлест арматуры при вязке – это самый простой и при этом по-настоящему надежный вариант соединения арматуры

Типы соединения

В действующих строительных нормах и правилах (СНиП) подробно описывается крепление арматуры всеми существующими в настоящее время способами. На сегодняшний день известны такие методы состыковки арматурных прутьев, как:

Нахлестом рекомендовано соединять арматуру сечением не более 40 миллиметров

В требованиях СНиП сказано о том, что в бетонном основании необходимо устанавливать как минимум 2 неразрывных арматурных каркаса. Они выполняются фиксированием армирующих прутьев внахлест.
Вариант сплетения прутьев внахлест популярен в частном строительстве. И этому есть объяснение — такой способ доступен, а необходимые материалы имеют невысокую стоимость. Состыковать нахлест стержней арматуры без применения сварки можно с использованием вязальной проволоки.
Промышленное строительство чаще использует второй вариант соединения арматурных прутьев.
Строительными нормами допускается во время соединения арматуры внахлест применение прутьев разных сечений (диаметров). Но они не должны превышать 40 мм из-за отсутствия технических данных, подтвержденных исследованиями. В тех местах, где нагрузки максимальны, запрещается фиксация внахлест как при вязке, так и в случае использования сварки.

[testimonial_view id=”9″]

Соединение стержней сваркой

Нахлест арматуры с использованием сварки допускается только со стержнями марок А400С и А500С. Арматура этого класса считается свариваемой. Но стоимость таких стержней достаточно высока. Самый же распространенный класс — А400. Но его использование недопустимо, так как при его нагревании заметно сокращается прочность и устойчивость к коррозии.
Запрещается сваривать места, где есть перехлест арматуры, независимо от класса последней. Существует вероятность разрывов стержней при воздействии на них больших нагрузок. Так говорят зарубежные источники. В российских правилах разрешается использование дуговой электросварки этих мест, но размер диаметров не должен превышать 2,5 см.

Арматуру запрещено соединять в местах максимального напряжения стержней и зонах приложения (концентрированного) нагрузки на них

Длина сварочных швов и классов арматуры находятся в прямой зависимости. В работе используются электроды с сечением 4—5 мм. Длина нахлеста при проведении сварочных работ — менее 10 диаметров используемых прутьев, что соответствует требованиям регламентирующих ГОСТов 14098 и 10922.

Монтаж армопояса без применения сварочных работ

При проведении монтажа соединений внахлест при вязке используются прутья самой популярной марки — А400 AIII. Места, где выполнен перехлест, связываются вязальной проволокой. СНиП предъявляют особые требования при выборе такого способа связки.
Сколько есть вариантов фиксации прутьев без сварки?

Соединение арматуры:

Если стержни имеют гладкий профиль, возможно применение только 2-го или 3-го вариантов.

Соединение арматуры не должно размещаться в местах концентрированного приложения нагрузки и местах наибольшего напряжения

Существенные требования к соединениям

Во время вязания соединений методом нахлеста без применения сварки правилами определяются некоторые параметры:

Как уже было сказано, запрещается размещать арматуру, связанную внахлест, в местах наивысшей нагрузки и максимального напряжения. Располагаться они должны в тех местах железобетонного изделия, где отсутствует нагрузка, либо же она минимальна. Если такой технологической возможности нет, размер соединения выбирается из расчета — 90 сечений (диаметров) стыкующихся прутьев.
Технические нормы четко регламентируют, какими должны быть размеры таких соединений. Однако их величина может зависеть не только от сечения. На неё также влияют следующие критерии:

В тех случаях, когда используется вязальная проволока, дистанция между стержнями нередко принимается равной нулю

Основополагающим условием при выборе протяженности перехлеста является диаметр арматуры.
Следующая таблица может быть использована для удобного расчета размеров стыковки прутьев при вязании без применения метода сварки. Как правило, их размер подводится к 30-кратной величине сечения применяемой арматуры.

Сечение арматуры, смРазмер нахлеста
В сантиметрахВ миллиметрах
130300
1,231,6380
1,630480
1,832,2580
2,230,9680
2,530,4760
2,830,7860
3,230960
3,630,31090

Существуют также минимизированные величины связки прутьев внахлест. Они назначаются исходя из прочности бетона и степени давления.

Дистанция между арматурными стержнями, которые стыкуются нахлестом, в горизонтальном и вертикальном направлении обязана быть от 25 мм и выше

В сжатой зоне бетона:

Сечение арматуры (класс А400), смКласс бетона (прочность)
В/20В/25В/30В/35
Марка бетона
М/250М/350М/400М/450
Размер нахлеста (в сантиметрах)
135,530,52825
1,24336,533,529,5
1,6574944,539,5
1,864555044,5
2,278,5675654,5
2,58976,569,561,5
2,899,585,57869
3,211497,58979
3,6142122115,598,5

 

Перечень измерений на растянутой зоне бетона:

Сечение арматуры (класс А400), смКласс бетона (прочность)
В/20В/25В/30В/35
Марка бетона
М/250М/350М/400М/450
Размер нахлеста (в сантиметрах)
147,5413733,0
1,2574944,539,5
1,6766559,552,5
1,885,57374,559,0
2,2104,589,589,527,5
2,5118,5101,59382,0
2,8132,511410492,0
3,2151,5130118,5105,0
3,6189,5162,5148,5131,5

Правильное расположение нахлеста касательно друг друга и всей конструкции имеет колоссальное значение для повышения прочности скелета фундамента.

Соединения необходимо делать таким образом, чтобы они были равномерно распределены, и в каждом разрезе конструкции было сосредоточено не больше 50% связок. А промежуток между ними должен быть меньше 130% размера стыков армированных прутьев.

Требования уже упомянутых выше строительных норм и правил (СНиП) гласят, что расстояние между стыковочными соединениями должно быть более 61 см. В случае несоблюдения такой дистанции бетонное основание может быть подвергнуто деформациям вследствие всех оказываемых на него нагрузок на этапе сооружения здания, а также во время его эксплуатации.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Нахлест арматуры при вязке таблица

Прочный и долговечный фундамент – это армированный фундамент. Но армирование – операция, требующая точности, и вязание стержней арматуры внахлест или встык требует знания длины прутьев. Лишние сантиметры арматурных прутьев способны деформировать фундамент при прикладываемых боковых нагрузках, нарушить его целостность и общую надежность. И наоборот – правильный монтаж армокаркаса позволит избежать деформирования и растрескивания бетонной ж/б плиты, увеличить срок службы и надежность фундамента. Знание технических особенностей, методов расчета длины прутьев, монтажа стыков и требований снип помогут в строительстве не единожды. Грамотный нахлест арматуры

Нормативное основание и типы соединений

Требования снип 52-101-2003 предполагают выполнение условий жесткости для механических и сварных соединений арматурных стержней, а также для соединений прутьев внахлест. Механические соединения арматурных стержней – это резьбовые и прессованные крепления. К строительным операциям, материалам и инструментам применяются не только российские СНИП и ГОСТ – мировая стандартизация ACI 318-05 утверждает нормативное сечение стержня для вязки ≤ 36 мм, в то время как документация внутреннего пользования на российском рынке позволяет увеличить сечение прута до 40 мм. Такое разногласие появилось из-за отсутствия соответствующих задокументированных испытаний арматуры с большим диаметром. Способы вязания арматурных прутьев

 

 

Соединение прутьев арматуры не допускается на локальных участках с превышением допустимых нагрузок и прикладываемых напряжений. Соединение внахлест – это традиционно вязание армостержней мягкой стальной проволокой. Если для армирования фундамента применяется арматура Ø ≤ 25 мм, то практичнее и эффективнее будет использование опрессованных креплений или резьбовых муфт, чтобы повысить безопасность самого соединения и объекта в целом. К тому же винтовые и опрессованные соединения экономят материал – нахлест прутьев при вязании вызывает перерасход материала ≈ 25%.Строительные нормы и правила № 52-101-2003 регламентируют требования к прочности основания здания – фундамент должен иметь два или более неразрывных контура из арматурных прутьев. Чтобы реализовать это требование на практике, выполняется вязка прутьев внахлест по таким типам:

  1. Соединение внахлест без сварного шва;
  2. Соединение сваркой, резьбой или опрессовкой.
Стык внахлест без сварки

 

Стык без применения сварки чаще всего применяется в индивидуальном строительстве из-за доступности и дешевизны метода. Доступная и недорогая арматура для вязки каркаса – класса A400 AIII. Согласно ACI и СНиП не разрешается стыковать арматуру нахлестом в местах предельных нагрузок и на участках высокой напряженности для арматуры.

Соединение армостержней свариванием

Для частного строительства сваривание стержней арматуры нахлестом – это дорого, так как класс рекомендуется использовать свариваемый класс А400С или А500С арматуры. При применении прутьев без символа «С» в маркировке приведет к потере прочности и устойчивости к коррозии. Арматуру марки А400С – А500С следует сваривать электродами Ø 4-5 мм.

Класс арматуры Длина сварного шва в Ø прутьев
А 400 С Ø 8
А 500 С Ø 10
В 500 С Ø 10

Таким образом, согласно таблице, длина сварного шва при вязании стержней марки В400С должна быть 10 Ø прута. При использовании 12-миллиметровых стержней шов будет длиной 120 мм.

  Сварной стык внахлест

 

Соединение внахлест вязанием

Дешевый и распространенный класс арматуры для соединений без сварки – А400 АIII. Стыки скрепляются вязальной проволокой, к местам вязки предъявляются особые требования.

Анкеровка или нахлест арматуры при вязке таблица значений которого приведена ниже для вязки в бетоне марки BIO с прочностью 560 кг/см2, предполагает использование определенных марок и классов армостержней с определенным типом металлообработки для определенных диаметров:

 

  Работа арматуры при сжатии и растяжении

Механическая стыковка прутьев в каркасе для ж/б изделий проводится один из следующих способов:

  1. Наложением прямых стержней друг на друга;
  2. Нахлест прута с прямым концом со сваркой или механическим креплением на всем перепуске поперечных стержней;
  3. Механическое и сварное крепление стержней с загнутыми в виде крючков, петель и лап законцовками.

Применение гладкой арматуры требует вязать ее внахлест или сваривать с поперечными прутьями каркаса.

Требования к вязке прутьев внахлест:

  1. Необходимо вязать стержни с соблюдением длины наложения прутьев;
  2. Соблюдать нахождение мест вязки в бетоне и перепусков арматуры по отношению друг к другу;

Соблюдение требований СНиП позволит эксплуатировать прочные ж/ плиты в фундаментах с большим и гарантированным сроком службы. Способы ручной вязки арматуры

 

Местонахождение соединений арматуры внахлест

Нормативные документы не разрешают располагать участки соединения арматуры ввязкой в местах предельных нагрузок и напряжений. Все стыки стержней рекомендуется располагать в железобетонных конструкциях с ненагруженными участками и без приложения напряжений. Для ленточных монолитных фундаментов участки перепуска концов прутьев нужно размещать в локальных участках с без приложения крутящих и изгибающих сил, или с минимальным их вектором. При невозможности выполнения этих требований, длина перепуска армостержней принимается как 90 Ø соединяемой арматуры. Расположение арматуры при вязке

Общая длина всех вязаных перепусков в каркасе зависит от приложенных усилий к прутьям, уровня сцепления с бетоном и напряжений, возникающих по протяженности соединения, а также сил сопротивления в перехлестах армопрутьев. Главный параметр при расчете длины перепуска соединяемой арматуры – диаметр стержня.

Калькулятор

Таблица ниже позволяет без сложных расчетов определить нахлест армирующих прутьев при монтаже армирующего фундаментного каркаса. Почти все значения в таблице приводятся к Ø 30 связываемых армирующих стержней.

Перепуск стержней в Ø
Ø стали класса А 400, мм Перепуск
в Ø в мм
10 30 300
12 31,6 380
16 30 480
18 32,2 580
22 30,9 680
25 30,4 760
28 30,7 860
32 30 960
36 30,3 1090

Чтобы повысить прочность армокаркаса основания дома, нахлесты в арматуре необходимо правильно располагать по отношению друг к другу. причем контролировать размещение и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости в бетоне. Российские и международные нормы и правила рекомендуют по этому поводу делать разнос связок, чтобы в одном разрезе находилось не более 50% нахлестов. Расстояние разнесения, определенное СНиП и ACI, не должно быть больше 130% всей длины стыков армирующих прутьев. Как располагать нахлесты прутьев

 

Международные требования ACI 318-05 определяют разнесение стыков на расстояние ≥ 61 см. При превышении этого значения вероятность деформирования бетонного фундамента от напряжений и нагрузок значительно возрастает.

СТО 02495307-001-2007 «Сварные соединения арматурных стержней в монолитных железобетонных колоннах зданий и сооружений»

На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК "Трансстрой"СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

Выбор армирования швов - СТР

Фото любезно предоставлено Neumann / Smith Architecture

Дэном Цехмайстером, PE, FASTM и Джеффом Снайдером, MBA
Во время все более сложных систем ограждающих конструкций каменная промышленность стремится заново открыть для себя упрощенные принципы, которые сделали ее частый выбор материала на протяжении всей истории. Одним из них является принцип «меньше - значит больше», который справедлив, когда дело доходит до выбора проволочной арматуры для стеновых систем из каменной кладки.

Стандартный калибр 9 (MW11), лестничная проволока, изготовленная из сваренных встык поперечных стержней, расположенных на расстоянии 406 мм (16 дюймов) по центру (oc), лучше облегчает конструктивно необходимую установку арматуры, растекание и уплотнение раствора, а также усадку контроль для бетонных стен. Чтобы понять, почему, важно знать историю и рациональную основу армирования горизонтальных швов.

Согласно данным Национальной ассоциации бетонных кладок (NCMA) TEK 12-2B (2005), Армирование швов для бетонной кладки , армирование швов CMU было «изначально задумано в первую очередь для контроля растрескивания стен, связанного с горизонтальной термической усадкой или расширением под действием влаги, а также альтернатива кладки коллекторов при связывании кладочных лент вместе.Далее в примечании TEK говорится, что он «также увеличивает устойчивость стены к горизонтальному изгибу, но это не широко признано модельными строительными нормами для структурных целей».

Самым значительным изменением конструкции одинарных и многослойных кирпичных стен с тех пор, как армирование проволокой стало нормой в 1960-х годах, стал переход на вертикальную и горизонтальную стальную арматуру (арматуру) в CMU в 1990-х годах. Это охватило все неармированные рынки Северной Америки, а не только сейсмические зоны.

В соответствии с таблицей 2 в NCMA TEK 10-3 (2003), Контрольные стыки для бетонных стен - альтернативный инженерный метод («Максимальный интервал горизонтального армирования для соответствия критериям> 0.0007 An ”), для стен без заделки или частично залитых раствором, расстояние между проводами по вертикали составляет 406 мм (16 дюймов) oc для блока CMU 203 и 305 мм (8 и 12 дюймов). Кроме того, в таблице 2 указано, что расстояние 406 мм (16 дюймов) применяется к проводу 9-го калибра (MW11) с двумя проводами (по одному проводу на каждую лицевую оболочку блока). Стена CMU без часто расположенных вертикальных арматурных стержней и соответствующих соединительных балок с арматурными стержнями, заключенными в раствор, встречается редко.

Проволока в форме лестницы обеспечивает необходимое центрирование арматуры. Изображения любезно предоставлены Джоном Маниатисом Проволока в форме фермы мешает центрированию арматуры в соответствии с требованиями кода.

Ферма против лестницы
Горизонтальное усиление стыков претерпело значительные изменения за десятилетия. Изначально форма фермы была нормой для стен из неармированной каменной кладки. Как следует из NCMA TEK 12-2B, форма фермы оказывала некоторое сопротивление перекрытию стены в горизонтальном направлении из-за трех проводов - двух продольных и одной диагональной. Однако, поскольку большинство каменных стен в настоящее время, как правило, предназначены для перекрытия в вертикальном направлении, стальная арматура и раствор размещаются вертикально.

Размещение арматуры
Когда инженеры-строители проектируют армированную кладку, они обычно требуют, чтобы вертикальный стержень был размещен в центре ячеек блока. В статьях 3.4 B.11.a и b, Требования и спецификации строительных норм и правил для строительных норм , Комитета по стандартизации каменной кладки 2013 года, требуют, чтобы допуск на размещение вертикальной арматуры составлял ± 12,7 мм (½ дюйма) в поперечнике. ширину блока и ± 50,8 мм (2 дюйма) по длине блока, измеренной от центра ячейки блока.

Форма имеет значение
Проволока лестничной формы имеет перпендикулярные поперечные стержни, приваренные встык под углом 406 мм (16 дюймов) к продольным проволокам. Он размещается поперечными стержнями по центру непосредственно над стенками блока (рис. 1). Размещение лестничного троса таким образом устраняет препятствия, вызванные диагональными поперечными стержнями, общими с формой фермы, особенно если блочные ячейки спроектированы так, чтобы содержать вертикальные стержни (Рисунок 2).

Поток раствора
Еще одно преимущество лестничной проволоки проявляется при укладке и уплотнении раствора.Отсутствие диагональных (анкерных) поперечин улучшает растекание и уплотнение раствора. В соответствии со статьями 3.43 B.4.d код MSJC обычно требует размещения блока CMU (, т. Е. полых блоков) таким образом, чтобы вертикальные ячейки, подлежащие заливке, были выровнены. Это обеспечивает беспрепятственный путь для потока раствора. Согласно NCMA TEK 12-2B: «Поскольку диагональные поперечные проволоки могут мешать укладке вертикальной арматурной стали и цементного раствора, армирование швов ферменного типа не должно использоваться в армированных или залитых раствором стенах.”

Контроль усадки
Проволока в форме лестницы, размещенная с поперечными стержнями, центрированными непосредственно над стенками блоков, имеет еще одно отличительное преимущество. Он размещает сварные встык Т-образные пересечения каждой продольной проволоки с поперечными стержнями непосредственно над Т-образными пересечениями, где торцевые поверхности блоков встречаются с каждой стенкой. При укладке по схеме непрерывного склеивания двухъячеечные блоки укладываются только под засыпку из облицовочного раствора. Перекрытия блоков засыпаны строительным раствором только рядом с вертикально армированными ячейками.

Подложка из облицовочного раствора будет выдавливаться на перемычках при сжатии во время укладки блока, полностью закрывая Т-образные пересечения проволоки, связывая проволоку с бетонной кладкой (Рисунок 3). Следовательно, конечный результат должен заключаться в улучшенном контроле трещин от усадки.

Проволока в форме лестницы улучшает контроль усадки. Прочная проволока диаметром 4,8 мм (3/16 дюйма) не оставляет места для покрытия раствором.

Стандартный калибр 9 против усиленного 3/16
Помимо формы ( i.е. фермы или лестницы), толщина проволоки важна в процессе укладки. Чаще всего указанная толщина швов раствора составляет 9,5 мм (3/8 дюйма). Наибольший диаметр проволоки, разрешенный Разделом 6.1.2.3 MSJC Code , будет составлять половину толщины шва раствора - 4,8 мм (3/16 дюйма). Существуют веские причины, по которым использование провода 9-го калибра (, т.е. 3,8 мм [0,148 дюйма) более целесообразно, чем использование провода большего диаметра для тяжелых условий эксплуатации (, т.е. 4,8 мм [3/16 дюйма]). .

Допуски на укладку
Допуск MSJC Code на укладку толщины стыка слоя раствора составляет ± 3.2 мм (1/8 дюйма), как указано в Статье 3.3 F. 1. b. Следовательно, указанный шов из раствора 9,5 мм (3/8 дюйма) может иметь толщину от 12,7 до 6,4 мм (от ½ до ¼ дюйма). При толщине шва из строительного раствора от ¼ до 3/8 дюйма, с использованием сверхпрочного материала 3/16 дюйма. проволока с покрытием, нанесенным методом горячего цинкования (согласно MSJC Code , раздел 6.1.4.2), оставит недостаточно места для покрытия из раствора, чтобы изолировать проволоку (рисунок 4). Буквально, блок можно было поставить прямо на провод ( т.е. блок на проводе на блоке).

В статье в выпуске журнала Masonry Construction за январь 1995 г. «Выбор правильного армирования швов для работы» автор Марио Дж. Катани утверждает:

Одной из веских причин использовать арматуру 9-го калибра является удобство и конструктивность. В то время как код позволяет арматуре швов иметь диаметр, равный половине ширины шва раствора, допуски, разрешенные для узлов, соединений и самой проволоки, могут препятствовать размещению арматуры большого диаметра.Используйте его только тогда, когда другого выбора нет.

Формовка углов
Существуют некоторые споры относительно преимуществ заказа заводских сборных внутренних и внешних углов по сравнению с их формованием на месте. Поскольку код MSJC Code не различает достоинств ни одного из методов (и, действительно, почти не распознает их), необходима некоторая интерпретация.

Стандарт для притертой проволочной арматуры в любом месте всегда один и тот же - требуется 152 мм (6 дюймов).) как минимум при притирке прямых участков длиной 3,1 м (10 футов) друг к другу или там, где прямой участок пересекает угол (согласно Статье 3.4 B.10.b). Это требование также может применяться к углам полевой формы. Внутреннюю продольную проволоку можно разрезать и согнуть, образуя угол в 90 градусов с минимальным перекрытием 152 мм (6 дюймов) параллельно недавно сформированной внутренней продольной проволоке (Рисунок 5).

Углы заводской сборки могут показаться естественным выбором, но это может потребовать дополнительных затрат времени и средств для любого размера или конфигурации, кроме стандартных (8 или 12 дюймов.) двухпроводная арматура. Это особенно актуально для регулируемых крючков и проушин, изготовленных на заказ.

Углы полевой формы имеют много преимуществ. Они соответствуют всем требованиям MSJC Code и легко поддаются формовке для любых углов. Каждую опору можно сформировать по размеру, а также притереть в каждом направлении от угла, что минимизирует расточительные остатки от 3,1-метровых отрезков, которые в противном случае были бы отправлены на свалку. Формованные на месте углы сокращают время выполнения заказа, стоят меньше на линейный фут, чем детали, изготовленные на заводе, и занимают всего минуту, чтобы вырезать и сформировать, чтобы соответствовать на рабочем месте.

Здесь показана простая трехэтапная последовательность для формирования углов. Сетчатые стяжки, утвержденные Кодексом , безопасны, экономичны и легко доступны. Изображение предоставлено Мэттом Фаулером

Пересекающиеся стены
Код MSJC допускает сборные Т-образные горизонтальные участки арматуры из проволоки там, где внутренняя ненесущая кирпичная стена пересекает другую для боковой поддержки.Однако это может быть не лучший выбор. Такие Т-образные профили обычно закладываются на 406 мм (16 дюймов) по центру во время строительства в продольной стене, оставляя выступающую ножку Т-образного профиля, выступающую примерно на 609 мм (24 дюйма) до тех пор, пока пересекающаяся стена не станет построен.

Многие каменщики согласятся, что оголенные участки провода могут быть опасными на месте, особенно на высоте глаз. К счастью, MSJC Code также допускает использование оцинкованной аппаратной ткани с сеткой 6,3 мм (1/4 дюйма) для внутренних ненесущих интересных стен (рис. 6).Кроме того, код MSJC допускает использование анкеров Z-образной планки для стен, которые пересекаются там, где требуется передача сдвига. Выступающие Z-образные ремни имеют те же проблемы безопасности, что и открытые Т-образные секции. Их нужно использовать только там, где инженер-строитель указывает на передачу сдвига. Когда это применимо, сетчатые стяжки обычно являются лучшим выбором. Они легко доступны, просты и экономичны в установке, и их можно безопасно сгибать, пока пересекающаяся стена не достигнет их высоты.

Варианты отделки
Двумя наиболее распространенными видами отделки для армирования проволоки являются прокатное цинкование и горячее цинкование.Первая категория разрешена кодом MSJC для большинства внутренних помещений, не контактирующих с влагой или высокой влажностью. Эти стандартные оцинкованные покрытия производятся путем гальванизации - процесса, при котором слой цинка связывается со сталью, когда электрический ток пропускается через солевой / цинковый раствор с цинковым анодом и стальным проводником. Этот процесс выполняется, когда проволока находится в необработанном состоянии, перед ее изготовлением (, т.е. , разрезанным и сваренным для придания формы) арматуры.

В этом руководстве описывается выбор армирования швов. Изображение предоставлено Masonry Institute of Michigan Горячее цинкование требуется для всех наружных работ, а также любых внутренних стен, подверженных воздействию влаги или высокой влажности. Это процесс нанесения на сталь толстого слоя путем погружения ее в ванну с расплавленным цинком. Этот процесс выполняется после изготовления проволоки для формирования арматуры.

Множество преимуществ
К сожалению, не все, кто проектирует или задает арматуру проволоки, успевают за переходом на армированные CMU.Есть много мест в стране, где все еще используются устаревшая форма фермы и / или сверхпрочная проволока. На рис. 7 показаны преимущества и недостатки профилей лестниц и ферм, а также стандартной арматуры 9 калибра по сравнению с усиленной проволокой.

Кроме того, проволока в форме лестницы с боковыми и поперечными стержнями 9-го калибра имеет другие преимущества, включая более низкие затраты на производство, упаковку и транспортировку. Более легкий вес связки снижает риск травм спины при обращении с ними на рабочем месте.Конфигурация лестницы также упрощает установку проводов, арматуры и раствора, что, в свою очередь, увеличивает производительность каменщика.

Спецификация
Ниже и на Рисунке 8 приведен пример рекомендуемой формулировки для усиления горизонтальных швов в одинарных и многослойных кирпичных стенах:

ЧАСТЬ 2 ПРОДУКТЫ
2.1 Армирование кладки
A. Армирование швов, общее: ASTM A 961
1. Внутренние стены: оцинкованные, ASTM A 641 (0,10 унций на квадратный фут), углеродистая сталь.
2. Наружные стены: горячеоцинкованная углеродистая сталь ASTM A 153, класс B-2 (1,50 унции на квадратный фут).
3. Внутренние стены, подверженные воздействию высокой влажности: горячее цинкование, углеродистая сталь ASTM A 153, класс B-2 (1,50 унции на квадратный фут)).
4. Размер проволоки и боковые стержни: диаметр W1,7 или 0,148 дюйма (калибр 9).
5. Размер проволоки и поперечные стержни: диаметр W1,7 или 0,148 дюйма (калибр 9).
6. Размер проволоки для шпоновых стяжек: W2,8 или 0,1875 дюйма в диаметре (3/16 дюйма).
7. Расстояние между поперечными стержнями: 16 дюймов по центру
8.Обеспечьте длину 10 футов.

Проволока в форме лестницы, минимальный требуемый код нахлеста и варианты регулируемой проушины для стыковой сварки показаны здесь. Изображение любезно предоставлено Джоном Маниатисом

Заключение
Чтобы контролировать возможное растрескивание в результате усадки в бетонной кирпичной стене, необходимо правильное размещение контрольных швов (CJ), а также размещение горизонтального армирования швов. Армирование горизонтальных швов в стене CMU не предотвращает растрескивание, а контролирует его. Без этого в бетонной кладке стены могут быть видны усадочные трещины, размер которых может проникнуть сама Мать-природа.

При армировании стыков в виде лестницы 9-го калибра в бетонной кирпичной стене продольная проволока будет растягиваться по мере усадки бетонной кладки. Следовательно, случайные микроскопические трещины не должны быть заметны и будут менее уязвимы для элементов. Использование проволоки в форме фермы не соответствует нормам и может отрицательно повлиять на целостность железобетонной кирпичной стены.

Когда дело доходит до армирования кирпичной кладки, старая поговорка «меньше значит больше» не может быть более верной.Проволока в форме лестницы, изготовленная из отрезков длиной 3,1 м (10 футов) с непрерывными боковыми стержнями 9-го калибра и приваренными встык поперечными стержнями 9-го калибра, расположенными на расстоянии 406 мм (16 дюймов), является идеальным выбором. для высокоэффективных и экономичных стенных систем CMU.

Дэн Зехмайстер, ЧП, FASTM, был исполнительным директором и директором по структурным услугам в Мичиганском институте масонства (MIM) с 1986 года. Он является активным членом ASTM и в 2012 году получил его International Award of Merit. Зехмайстер также является членом правления Американского института архитекторов (AIA) Совета по ограждению зданий Большого Детройта.С ним можно связаться по адресу [email protected]

Джефф Снайдер, магистр делового администрирования, является президентом Masonpro Inc., поставщика специальных принадлежностей для подрядчиков каменщиков. Он имеет обширный опыт работы на местах, в том числе руководил проектами для каменщиков в Техасе и Нью-Мексико. Снайдер является доверенным лицом MIM и входит в его комитет по проектированию общих стен. С ним можно связаться по адресу [email protected]

.

Характеристики соединений армированного порошкового бетона между балками и колоннами при циклических нагрузках

Было проведено экспериментальное исследование с целью изучения сейсмических характеристик и прочности на сдвиг внутренних соединений балки и колонны из реактивного порошкового бетона, подвергнутых обратным циклическим нагрузкам. В ходе исследования были отлиты и испытаны четыре образца соединения балка-колонна. В статье проанализированы характеристики разрушения, деформационные свойства, пластичность и рассеяние энергии армированного реактивного порошкового бетона внутренних соединений балки и колонны.Прочность соединений на сдвиг рассчитывалась в соответствии с GB5001-2010 и ACI 318-14. Результаты показывают, что соединения балки и колонны из реактивного порошкового бетона имеют более высокую прочность на растрескивание при сдвиге и несущую способность при сдвиге, а деградация прочности и деградация жесткости не заметны. Кроме того, использование RPC для соединений балка-колонна может уменьшить скопление хомутов в сердечнике соединений. Сила сдвига в соединении RPC в основном передается механизмом диагональной стойки; Расчетное выражение ACI 318-14 может быть использовано для расчета прочности на сдвиг соединений RPC, запас прочности которого в этом испытании составляет 22% ~ 38%.

1. Введение

С 1960-х годов характеристики соединений железобетонных балок и колонн были активным предметом в сейсмостойкости инженерных сооружений, и в этой области были достигнуты многочисленные достижения [1–4]. Обычный бетон и высокопрочный бетон имеют низкую прочность на растяжение и плохую вязкость, поэтому пластичность бетонных соединений в первую очередь зависит от хомутов; это вызывает скопление арматурных стержней в стыках и затрудняет укладку бетона [5, 6].Кроме того, из-за хрупкости бетона и нескоординированной деформации между бетоном и стержнями, сцепляющие свойства стали и бетона в зоне стыка ухудшатся при сейсмической нагрузке. Кроме того, разрушение при растяжении при раскалывании и разрушение бетонного покрытия происходит на границе раздела между бетоном и стержнями. По этим причинам были разработаны некоторые новые подходы к проектированию. Ибрагим [6] предложил шпильки с головками на каждом конце вместо обычных закрытых хомутов в соединениях железобетонных балок и колонн.Коцову и Харрис [7] предложили метод сейсмического расчета соединений балка-колонна и доказали его применимость. Исследования показали, что расстояние между хомутами в зоне стыка можно уменьшить, используя железобетон, армированный стальной фиброй, вместо обычного бетона [8–10]. Другими словами, использование фибробетона или новые подходы к проектированию позволяют уменьшить количество хомутов, что удобно для строительства. С другой стороны, все большее значение приобретает долговечность железобетонных конструкций.Карбонизация бетона и коррозия стальных стержней в железобетонных конструкциях могут вызвать преждевременный выход из строя. Реактивный порошковый бетон может быть подходящим решением для преодоления этих проблем в соединении железобетонных рам.

Реактивный порошковый бетон (RPC) - это новый композит на основе цемента, обладающий сверхвысокой прочностью и характеристиками. Прочность на сжатие может достигать 200 ~ 800 МПа; прочность на изгиб может достигать 30 ~ 60 МПа [11, 12]. Уровень морозостойкости RPC может превышать 690 циклов замораживания-оттаивания с низкой потерей массы менее 3%.Устойчивость RPC к карбонизации и проницаемость для ионов хлора намного выше, чем у других бетонов [13, 14]. Следовательно, механические свойства и долговечность каркасных конструкций можно улучшить, используя реактивный порошковый бетон, обладающий высокой прочностью и долговечностью. Кроме того, можно уменьшить размер сечения элемента и количество хомутов.

В последние годы были проведены обширные исследования RPC с точки зрения приготовления смеси и механических свойств, и результаты показывают, что механические свойства RPC лучше, чем NC и HSC [15, 16]; кроме того, исследования механического поведения балок и колонн были выполнены Хунгом и Чуэ [17], Маликом и Фостером [18], а также Денгом и др.[19]. Wang et al. [20] представили результаты исследования сейсмического поведения внешних соединений из RPC с высокопрочными стержнями. Исследования показали, что конструкции из RPC значительно отличаются от нормальных и высокопрочных бетонных конструкций из-за разницы в характеристиках материалов из RPC [21, 22]. В этой статье, основанной на квазистатическом испытании соединений балки и колонны RPC, изучаются сейсмические характеристики соединений балка-колонна RPC, исследуется влияние отношения хомутов и степени осевого сжатия на сейсмические характеристики соединений балки и колонны RPC, исследуются RPC. совместный механизм принудительного разрушения, а также справочник по сейсмическому расчету каркасной конструкции RPC.

2. Экспериментальные программы
2.1. Образцы для испытаний

Чтобы получить характеристики и прочность на сдвиг соединения RPC при циклических нагрузках, испытательные образцы должны гарантировать, что разрушение при сдвиге в сердечнике соединения произойдет до разрушения балки и колонны при изгибе. В соответствии с концепцией «слабое соединение - прочный элемент, слабая балка - прочная колонна» были разработаны четыре образца соединения. Конструктивные параметры образца приведены в таблице 1. Номер образца состоит из начальной буквы соединения, количества хомутов в области сердечника и степени осевого сжатия.Например, «J-1-0,3» означает, что образец соединения имеет одну скобу в сердечнике и степень осевого сжатия 0,3. Размер сечения колонны образцов составляет 200 мм × 200 мм, размер поперечного сечения балки - 150 мм × 250 мм. Размер образца и детали армирования показаны на рисунке 1.


Номер образца Предел прочности на сжатие RPC (МПа) Стремена в сердечнике соединения Степень осевого сжатия

Дж-0-0.3 112,3 0 0,3
J-0-0,5 104,1 0 0,5
J-1-0,3 105,8 Одна петля на 2 ножки, 6 мм φ 0,3
J-1-0,5 98,5 Одна петля с двумя ветвями, 6 мм φ 0,5


2.2. Свойства материала

Таблица 2 суммирует пропорции смеси производимого БПК.RPC были изготовлены с использованием обычного портландцемента сорта 42,5; Таблица 3 показывает химический состав и физические свойства цемента. Дым кремнезема имеет размер частиц менее 2 мкм, мкм, плотность 2,214 кг / м 3 и содержание SiO 2 82,2%. Заполнитель - кварцевый песок диаметром 0–2,5 мм. На рис. 2 показана кривая гранулометрического состава кварцевого песка. Объемное содержание стальной фибры 1,3%. Прочность на сжатие RPC показана в таблице 1.Продольными стержнями арматуры образцов служили горячекатаные ребристые прутки марки HRB400 (диаметр 14 мм). Хомуты усиленные HPB300 (диаметр 6 мм). Таблица 4 показывает измеренные механические свойства арматурных стержней.


Материал Цемент Дым кремнезема Кварцевый песок Стальная фибра Суперпластификатор Вода из СП Вода

Количество ( кг / м 3 ) 756.7 227,0 1278,1 105,8 20,4 47,5 168,9

2 3 2 O

Химический состав (%) Химический состав

SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 CaO MgO SO 3 LOI Плотность (г / см 3 ) f ct, f, 3 (МПа) f ct, f, 28 (МПа) f ct, f, 3 (МПа) f ct, f, 28 (МПа)
21.04 2,93 4,66 65,97 1,82 2,52 0,90 2,11 3,18 5,17 9,62 29,2 61,5


LOI, потеря при возгорании.



Тип армирования Применение Диаметр (мм) Предел текучести (МПа) Предел прочности (МПа) Модуль упругости ( ГПа)

HRB400 Продольные стержни 14 423.40 632,40 200
HPB300 Поперечная скоба 6 353,56 398,30 210

2.3. Испытательное оборудование и процедура нагружения

На рисунке 3 показаны испытательная установка и приборы. Для всех образцов к колонке прилагалась осевая нагрузка, которая поддерживалась постоянной на протяжении всего испытания. К свободному концу балки прикладывалась антисимметричная сосредоточенная сила (или смещение).Осевое усилие на конце колонны было приложено гидравлическим домкратом, и датчик нагрузки 2000 кН был использован для измерения значения. Циклическая нагрузка на острие балки прикладывалась электрогидравлическим сервоприводом MTS. Усилие и перемещение концов балки регистрировались актуатором MTS.

Деформация сдвига стыков была измерена двумя датчиками смещения, размещенными в основных диагональных направлениях, как показано на рисунке 3 (b). Деформация сдвига соединений была получена путем преобразования смещения, измеренного датчиками смещения.Поворотная пластиковая шарнирная область представлена ​​средней кривизной поперечного сечения. Аппарат, используемый для измерения кривизны балок, показан на рисунке 3 (б). Деформации в продольном стержне арматуры и хомутах в соединительном сердечнике контролировались тензодатчиками электрического сопротивления.

Для устранения неравномерности осевой нагрузки сначала прикладывается 30% осевой силы, затем она разгружается до 0, и, наконец, нагрузка прикладывается до расчетного значения и поддерживается постоянной на протяжении всего испытания.История осевой нагрузки показана на рисунке 4 (а). Процедура циклического нагружения острия пучка для всех образцов состоит из двух этапов. Он начинается с фазы, управляемой нагрузкой, за которой следует фаза, управляемая смещением. Во время фазы с регулируемым усилием нагрузка 5 кН прикладывается с дифференцированной пошаговой нагрузкой, и каждый цикл нагрузки выполняется один раз. Когда образец достигает трещины или выхода стального прутка, процесс переключается на контроль смещения, и в это время смещение обозначается как Δ y .Смещение увеличивается на Δ y , и каждый цикл уровня смещения повторяется трижды. Тест прекращается, когда нагрузка снижается до 85% от пиковой нагрузки. История нагружения наконечника балки показана на рисунке 4 (b), а левый и правый наконечники балки одновременно загружаются в обратном порядке.

3. Результаты тестирования и обсуждение
3.1. Характеристики разрушения соединений балки и колонны RPC

Модель разрушения всех четырех образцов представляла собой разрушение при сдвиге, и все образцы имели аналогичный процесс разрушения, который можно разделить на три стадии: начальная трещина, проникающая трещина и неудача.На начальной стадии трещины, когда нагрузка достигла примерно 55% от максимальной нагрузки, первая диагональная трещина наблюдалась в диагональном направлении области соединения. В это время деформация стремени была небольшой (около 600 × 10 -6 ∼800 × 10 -6 ). На этапе обратного нагружения первая диагональная трещина наблюдалась в другом диагональном направлении. На данный момент сдвиг в стыке в основном обеспечивался RPC. Для образцов нагрузка на трещину в зоне соединения ядра была очень близкой; трещиностойкость образца J-0-0.3 и J-0-0,5 составляли 25 кН, в то время как два других образца имели трещинные нагрузки 30 кН. Деформация сдвига четырех образцов при трещинной нагрузке была менее 0,001 рад.

При увеличении нагрузки и количества циклов начальная трещина в диагональном направлении продолжала расширяться, и образцы постепенно переходили в стадию проникающей трещины. В первом цикле 2Δ y исходные диагональные трещины в диагональном направлении продолжаются до угла, образуя основные перфорационные трещины.Вблизи диагонали было три или четыре небольших диагональных трещины, параллельных диагональному направлению. В это время максимальная ширина трещины в зоне соединения составляла приблизительно 0,3 мм, и сердцевина соединения все еще имела хорошее сопротивление сдвигу; средняя деформация сдвига соединения составляла 2,64 × 10 90 · 102 −3 90 · 103 рад. Когда цикл 2Δ y продолжался в течение второго и третьего циклов, расширение магистральной трещины ускорялось, и вокруг магистральной трещины появлялось большее количество диагональных трещин малой ширины.Когда первый цикл 3Δ y закончился, ширина основной диагональной трещины в области сердцевины соединения значительно увеличилась, а максимальная ширина составила около 1,5 мм.

На стадии разрушения ширина основной диагональной трещины в соединении продолжала увеличиваться, деформация хомутов в сердечнике соединения быстро увеличивалась и в конечном итоге достигла текучести, а средняя деформация сдвига в соединении увеличилась. Части стальной фибры были вытянуты из матрицы, и часть RPC возле основной трещины начала отслаиваться.В конце нагружения могли появиться большие трещины, но образцы оставались единым целым. Тип разрушения образца показан на рисунке 5. RPC имеет высокий предел прочности на разрыв и деформацию растяжения, что может замедлить растрескивание сердечника соединения, а также замедлить предел прочности при растяжении хомутов в сердечнике соединения. Кроме того, высокая прочность на разрыв RPC может снизить скорость развития трещин; таким образом, прочность на сжатие может быть достаточной для люфта и улучшения несущей способности соединений.

3.2.Кривая гистерезиса нагрузка-деформация

Кривая нагрузка-смещение ( P -Δ) конца балки является комплексным отражением образцов соединения при циклической нагрузке, что может отражать такие показатели сейсмических характеристик соединений, как несущая способность, пластичность, рассеивание энергии. , снижение прочности, деградация жесткости и т. д. На рисунке 6 показана петля гистерезиса нагрузка-смещение четырех испытательных образцов, где L представляет собой левую балку, а R - правую балку. Кривая гистерезиса армированного соединения балка-колонна RPC имеет следующие характеристики: (1) На ранней стадии петли гистерезиса были узкими полосами, а площадь, окруженная петлями гистерезиса, была меньше.Снижение наклона кривой гистерезиса не было очевидным. (2) На этапе управления перемещением, на этапе перемещения 1Δ y прочность соединений практически не снижалась. При увеличении смещения нагружения до 2Δ y нагрузка на конец балки продолжала увеличиваться, и образцы J-0-0,3, J-1-0,3 и J-1-0,5 достигли своей максимальной несущей способности соответственно на первый цикл 2Δ y . Во втором и третьем циклах 2Δ y сила несколько снизилась, снижение составило не более 5%.Во время первого цикла 3Δ y прочность образца J-0-0,5 достигла максимума, в то время как прочность других образцов была близка к прочности при 2Δ y первого цикла. С увеличением циклов емкость образцов начала значительно снижаться. В этом случае кривая гистерезиса нагрузка-смещение приобрела S-образную форму, и область, окруженная петлей гистерезиса, также быстро увеличивалась; это указывало на то, что рассеяние энергии образца увеличилось.

3.3. Петли гистерезиса силы сдвига и угла деформации

Угол деформации сдвига в соединении можно рассчитать по формуле

, где представляет собой среднее значение угла деформации сдвига в соединении; и представляют собой расстояния по горизонтали и вертикали между концами диагонали; и - изменения длины диагоналей (рис. 7).


Согласно правилам Китая, прочность на сдвиг ( V j ) армированных RPC-соединений можно рассчитать по уравнению [23], где

.Анализ реакции

асфальтового покрытия при динамических нагрузках: эквивалент нагрузки

В этом документе устанавливаются эквивалентные отношения между полусинусоидальной нагрузкой, треугольной нагрузкой, вертикальной ступенчатой ​​нагрузкой и движущейся транспортной нагрузкой. Основное уравнение было установлено для анализа динамических характеристик дорожного покрытия, а функции полусинусоидальной нагрузки, треугольной нагрузки и вертикальной ступенчатой ​​нагрузки были преобразованы в выражения ряда Фурье. Основные дифференциальные уравнения в частных производных были упрощены до обыкновенных дифференциальных уравнений, и были получены аналитические решения.Кроме того, решения были проверены путем сравнения теоретических результатов с результатами численного моделирования. Результаты расчетов показали, что при неизменных периодах нагрузки увеличение амплитуд трех нагрузок в 1,06, 1,31 и 1,35 раза может лучше моделировать нагрузки движущегося транспорта. При неизменных амплитудах функции нагрузки увеличение периодов функции в 1,07, 2,23 и 2,1 раза (для полусинусоидальных, треугольных и вертикальных ступенчатых нагрузок соответственно) может улучшить характеристики моделирования.Усталостная долговечность асфальтовых покрытий под движущейся транспортной нагрузкой согласуется с результатами трех симуляций нагрузки, что указывает на то, что усталостная долговечность асфальтовых покрытий связана только с амплитудой нагрузки, но не с характером нагрузки.

1. Введение

Из-за превосходной пригодности для транспортных средств асфальтовые покрытия стали предпочтительным типом конструкции дорожного покрытия при строительстве автомобильных дорог во многих странах. В связи с увеличением в последние годы интенсивности движения, загрузки транспортных средств и их скорости на автомагистралях требования к надежности и долговечности конструкции дорожного покрытия возросли.Тем не менее, несоответствие между растущим спросом на высокоскоростные перевозки тяжелых грузов по шоссе и недостаточным сроком службы дорожного покрытия ограничивает развитие шоссе [1, 2]. Одним из важных факторов является использование в Китае системы статического проектирования дорожного покрытия, которая с трудом может оценить фактическую нагрузку на дорожное покрытие и, следовательно, не может разумно объяснить и контролировать ранние повреждения дорожного покрытия. Следовательно, исследование законов динамической реакции асфальтовых покрытий имеет большое значение для анализа механизмов повреждения покрытий и увеличения срока их службы.

В настоящее время основное внимание в дорожных исследованиях уделяется изучению кинетического поведения конструкций покрытия при транспортной нагрузке, обнаружению механизма повреждения покрытия и способам перехода от статической конструкции покрытия к динамической. За последние годы исследователи дороги провели множество внутренних и наружных исследований динамического отклика асфальтового покрытия и сформулировали различные методологии для уточнения конструкции асфальтового покрытия [3]. В последнее десятилетие, благодаря развитию компьютеров с высокой вычислительной мощностью, различные конечные методологии стали эффективными инструментами моделирования кинетики дорожного покрытия и приобрели большее значение [4–8].Хотя конечные методологии рассматривают точные геометрические модели, фактическую структуру материала и контактные напряжения шин, их расчеты относительно сложны, и часто требуется создание сетки. Количество поколений сетки влияет на результаты расчетов, и процесс вычислений часто требует времени [9]. Некоторые исследователи проводили трекинг-исследования используемых асфальтовых покрытий и долгосрочное наблюдение за структурным поведением покрытий и тем самым устанавливали модели, в которых различные факторы влияют на свойства покрытий [10–12].Однако этот тип исследования требует относительно длительных периодов испытаний и трудозатратен, но полученные результаты применимы только к определенным конкретным условиям дорожного покрытия, материалам и условиям нагрузки.

Хорошо известно, что во многих литературных источниках анализируется нагрузка трафика с фиксированным местоположением приложения нагрузки, но изменяющийся размер нагрузки и функции полусинусоидальной нагрузки могут лучше имитировать фактические нагрузки трафика. Многие исследователи часто заменяли фактическую транспортную нагрузку импульсной нагрузкой и вводили ее в конечные расчетные модели для динамической реакции асфальтовых покрытий [9, 13–16].Однако до сих пор ни один исследователь не применял метод аналитического решения и не анализировал динамический отклик асфальтового покрытия на полусинусоидальную, треугольную и вертикальную ступенчатую нагрузку.

Таким образом, анализируя результаты предыдущих исследований, данная статья направлена ​​на установление определяющих уравнений динамических характеристик дорожного покрытия на основе характеристик полужесткого асфальтового покрытия, теории системы упругих слоев и определяющих уравнений грунта. Функции полусинусоидальной нагрузки, треугольной нагрузки и вертикальной ступенчатой ​​нагрузки были преобразованы в выражения для расчета Фурье и введены в основные уравнения.Основное уравнение будет решено аналитически и проверено путем сравнения аналитических результатов с результатами численного моделирования. На основе методологии будет установлена ​​эквивалентность нагрузки с точки зрения колейности и усталостной долговечности.

2. Динамическая реакция асфальтового покрытия при различных условиях нагрузки
2.1. Модели нагрузки динамической нагрузки

В настоящее время в анализе динамических характеристик дорожного покрытия используются в основном три модели нагрузки: полусинусоидальная импульсная нагрузка [17], треугольная импульсная нагрузка [18] и вертикальная ступенчатая нагрузка [15, 19].Их схемы нагружения показаны на рисунке 1. Контролируя их амплитуды и периоды, можно моделировать различные фактические схемы нагружения.

Выражения для трех различных функций импульсной нагрузки следующие. (1) Функция синусоидальной импульсной нагрузки может быть выражена как (2) Треугольная функция импульсной нагрузки может быть выражена как (3) Функция вертикальной ступенчатой ​​нагрузки может быть выражена как

2.2. Определение управляющих уравнений

План грунтового основания и системы дорожного покрытия в этом документе представлял собой двухмерную и восьмислойную модель, включающую верхний, средний и нижний поверхностные слои дорожного покрытия, верхний, средний и нижний слои основания дорожного покрытия и верхний и нижний слои фундамента, как показано на рисунке 2.Поверхность дорожной одежды, основание дорожной одежды и слои фундамента считались сухими упругими средами. Пренебрегая сжимаемостью твердых зерен в асфальтовой смеси, фундамент крепился на жестком дорожном полотне на определенной глубине; поэтому смещение фундамента на определенной глубине можно было принять за ноль. Горизонтальная ширина структурных слоев во всех системах дорожной одежды была установлена ​​бесконечной. На основе этой модели были сформулированы основные динамические уравнения [16].


Предметом данного исследования является асфальтобетонное покрытие, которое в целом будет рассматриваться как сплошная среда.Различные материалы имеют разные свойства, например, асфальтобетон имеет более высокую пористость и большую общую прочность материала, чем грунт. Поэтому, в соответствии с реальной ситуацией, в данном исследовании создана модель колейности, подходящая для асфальтобетонного покрытия, для анализа образования колейности. При построении математической модели были сделаны следующие допущения: (1) деформация асфальтобетона очень мала. (2) заполнители в асфальтобетоне несжимаемы.(3) Смещение и напряжение между структурными слоями непрерывны.

Не будет учитываться процесс постепенного уплотнения дорожного покрытия и процесс усадки пор. Без учета воды получаются следующие основные уравнения [20]:

In (4), и - положительные напряжения твердых тел вдоль направлений x и z соответственно (единицы: Па), и - напряжение сдвига в плоскости x - z (единицы: Па).

Для двумерной задачи плоской деформации следующие выражения получены из принципа напряжения и деформации Гука с демпфирующими свойствами материала:

.

Конечно-элементное моделирование поведения суставного диска височно-нижнечелюстного сустава при динамических нагрузках.

 @article {Jaisson2011FiniteEM, title = {Конечно-элементное моделирование поведения суставного диска височно-нижнечелюстного сустава при динамических нагрузках.}, автор = {M. Джейссон, П. Лестриз, Р. Тайар и К. Дебрей}, journal = {Акты биоинженерии и биомеханики}, год = {2011}, объем = {13 4}, pages = { 85-91 } } 
Предложенная биодинамическая модель сустава суставного диска способна напрямую влиять на весь процесс жевательного механизма и связанные с ним мышцы, определяя его кинематику.Под действием напряжения жевательных мышц диск поглощает одну часть и перераспределяет другую, полностью деформируясь. Чтобы разработать реалистичную модель этого сложного сустава, были получены компьютерная томография и изображения МРТ пациента для создания срезов (слоев) и изображений МРТ для создания анатомического… ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ

Сохранить в библиотеке

Создать предупреждение

Cite

Launch Лента исследований

.

Прочностные и усталостные свойства песчаника при динамическом циклическом нагружении

В данной статье представлено экспериментальное исследование прочностных и усталостных свойств неповрежденных образцов песчаника, подвергнутых динамическому циклическому нагружению в лаборатории. Испытания проводились на образцах песчаника с частотами нагружения 0,5, 1, 2 и 4 Гц, амплитудами нагружения 1, 15, 30, 60, 90 и 120 кН и скоростями нагружения 0,5, 1, 2, 4, и 8 кН / с. В этом исследовании было показано, что частота нагружения, а также амплитуда и скорость нагружения имеют большое значение и влияют на механические характеристики песчаника при динамическом циклическом нагружении.Было обнаружено, что усталостная долговечность песчаника уменьшается с увеличением скорости и амплитуды нагружения, но увеличивается с увеличением частоты нагружения. Было установлено, что минимум динамической прочности и коэффициента деформации песчаника был получен при скорости нагружения 2 кН / с, но максимум при частоте нагружения 1 Гц. Наконец, был сделан вывод, что взаимосвязь между усталостной долговечностью и скоростью нагружения, частотой и амплитудой напряжения при динамическом циклическом нагружении будет выражена как кривая S - N , которая показывает, что усталостная характеристика песчаника аналогична что из металлических материалов.

1. Введение

Характеристики горных пород и горных массивов играют ключевую роль в долгосрочной стабильности горных пород. Чтобы понять динамические механические свойства горных пород как инженерных материалов, необходимо начать с поведения неповрежденных горных пород. В последнее время все больше внимания уделяется поведению горных пород при динамическом циклическом нагружении при различных сценариях нагружения. Для горных инженеров понимание прочностных и усталостных характеристик в динамических условиях представляет особый интерес, поскольку различные динамики существенно влияют на характеристики горных пород.

Опубликованная литература показала, что был достигнут некоторый прогресс в описании усталостного поведения горных пород и что также было проведено изучение динамических механических свойств горных пород. Из опубликованной литературы было обнаружено, что неповрежденные и несоединенные образцы [1–13] были чрезвычайно подвержены усталостному разрушению. Некоторые из них также исследовали динамические свойства разрушенных моделей сочлененной породы [14–23]. Ниже приводится краткое изложение работ, связанных с динамическими свойствами образцов горных пород в лаборатории.Аттевелл и Фармер [1] сообщили, что во время испытаний на циклическое сжатие образцов горных пород динамическая прочность горных пород оказалась сниженной на 50–70% от статической прочности. Сингх [2, 3] исследовал усталостное и деформационное упрочнение грейвакки при циклическом нагружении. Результаты показывают, что при заданном максимальном уровне напряжения, амплитуде напряжения и частоте нагружения процент деформационного упрочнения увеличивается с увеличением количества циклов нагружения. Tien et al. [4] исследовали деформационное и усталостное поведение насыщенного песчаника, подвергшегося циклическим нагрузкам.Было обнаружено, что существует критическая осевая деформация, после которой немедленно произойдет разрушение породы. Ли и др. [5] исследовали важные доказательства распространения усталостной трещины в образцах песчаника. Результаты показали, что скорость распространения докритических трещин в песчанике продемонстрировала зависимость от диапазона коэффициента интенсивности напряжений. Bagde et al. В [6–9] сообщается, что некоторые из этих материалов стали более прочными и пластичными, а другие стали более слабыми и хрупкими при воздействии динамических циклических нагрузок.Был сделан вывод, что порода легче поддается при низких частотах нагружения и низкой амплитуде, чем при высоких частотах нагружения и амплитуде. Xiao et al. [10] предложили переменную повреждения для описания реального процесса эволюции усталостного повреждения гранита путем анализа результатов одноосных циклических динамических испытаний. Лю и Хэ [11] провели серию лабораторных испытаний для оценки влияния ограничивающего давления на механические свойства и эволюцию усталостных повреждений образцов песчаника, подвергнутых циклической нагрузке.Результаты испытаний показали, что уровень ограничивающего давления оказал значительное влияние на циклическую деформацию и эволюцию усталостных повреждений испытанных образцов песчаника. Бурдин [12] провел исследование для оценки совокупного повреждения образцов при различных условиях нагружения. Было обнаружено, что усталостная прочность породы сильно зависит от размера ее зерен, при этом мелкозернистые породы имеют более высокую и стабильную прочность. Zhenyu и Haihong [13] изучили поведение породы при циклическом нагружении и предложили эндохронное определяющее уравнение, которое имело способность описывать кривую напряжения-деформации в условиях циклического нагружения и хорошо соответствовать экспериментальным данным.Эберхардт [14] сообщил, что повреждение трещины, вызванное нарушением отбора проб, оказало заметно иное влияние на прочность материала, чем повреждение, вызванное монотонной или циклической нагрузкой. Lajtai et al. [15] исследовали влияние скорости деформации на прочность для хрупких известняков и пластичных соляных пород. Результаты показали увеличение прочности на сжатие с увеличением скорости деформации и напряжения, хотя влияние скорости было очень небольшим. Ray et al. [16] сообщили, что во время испытаний на циклическое сжатие образцов песчаника усталостная прочность и модуль Юнга увеличивались с увеличением скорости деформации, а деформация разрушения увеличивалась с увеличением количества циклов.Браун и Хадсон [17] изучали усталостное поведение идеализированных моделей трещиноватых горных пород, подвергающихся циклическим нагрузкам. Результаты испытаний показали, что вышедшие из строя модели соединенных горных пород были чрезвычайно подвержены циклическому усталостному разрушению. Прост [18] исследовал влияние существовавшего ранее соединения на возникновение и распространение трещин во время циклических испытаний на сжатие-растяжение. Сообщалось, что самые большие нагрузки и амплитуды нагружения обычно вызывали отказ за наименьшее количество циклов. Чен и Тейлор [19–21] представили нелокальный анализ процессов накопления динамических повреждений в хрупких твердых телах.Результаты показали, что модель качественно воспроизводит хрупкое поведение горных пород в условиях взрывных работ. Ли и др. [22, 23] изучили механические характеристики и предложили модель усталостного повреждения для соединенных горных массивов, а также сухих, мерзлых и насыщенных образцов песчаника, подвергнутых динамическому циклическому нагружению.

Из опубликованной литературы установлено, что более ранние исследования, связанные с динамическим поведением горных пород, были сосредоточены в основном на подготовленных шарнирных моделях в лаборатории, математической модели и так далее.Эти исследования показывают, что разные породы по-разному реагируют на циклические нагрузки. В то время как общие механические характеристики горных пород хорошо изучены, исследований по влиянию прочностных и усталостных свойств горных пород на условия нагружения и на взаимосвязь между динамической прочностью и статической прочностью горных пород немного. Понимание того, как условия нагружения влияют на прочность и усталость горных пород, имеет большое значение для прогнозирования циклической усталости в угольных шахтах. Следовательно, важно хорошее понимание прочностных и усталостных характеристик горных пород при различных сценариях.В этой статье сообщается об эмпирическом исследовании прочностных и усталостных характеристик песчаника при различных условиях нагружения. Ожидается, что результаты позволят лучше понять взаимосвязь между динамической прочностью и статической прочностью породы в зонах, подверженных разрыву.

2. Схема и методы испытаний
2.1. Экспериментальное оборудование

Испытания проводились на установке для испытания реактивных материалов WDT-1500. Контроллер WDT-1500 состоял из аппаратной части и программных приложений.Он состоит из четырех основных частей: цифрового сервоконтроллера DOLI, системы осевой динамической нагрузки, самоуравновешенной камеры давления и системы сбора данных. Гидравлическая станция обеспечивает питание, компьютерная система измерения и управления используется для управления электрогидравлическим сервоклапаном, а хост запускает эксперимент под управлением компьютера. Максимальное применяемое осевое усилие составляет 1500 кН, максимальное прилагаемое ограничивающее давление составляет 80 МПа, максимальная частота составляет 10 Гц, а максимальная амплитуда равна 0.5 мм.

2.2. Методика эксперимента

Для обеспечения максимального сходства исследуемых образцов были отобраны образцы песчаника с практически одинаковым содержанием примесей и без трещин. Образцы песчаника были разрезаны на круглые цилиндры диаметром 50 мм и длиной 100 мм, и ровность торцевых поверхностей контролировалась до 0,02 мм в соответствии с китайским стандартом для метода испытаний инженерных массивов горных пород. Образцы предварительно проверяли ультразвуковыми средствами с пределом скорости мс -1 .Испытанные образцы состояли из широкого спектра минералов, показанных в таблице 1. Поэтому мы предположили, что влияние на результаты испытаний будет минимальным.


Минеральное название Состав (%)

Биотит 10
Мусковит 2
Калиевый полевой шпат 6340
Кварц 19
Металлические минералы 3
Шлам 3

Для исследования динамических прочностных свойств образцов песчаника в различных условиях образцы песчаника были разделены на три группы, каждая из которых подвергалась разной схеме циклического нагружения и разным частотам нагружения, разным скоростям циклического нагружения и разным амплитудам циклического нагружения.Иллюстрация условий нагружения на кривой время-смещение во время динамического циклического нагружения приведена на Рисунке 1.


3. Результаты испытаний и анализ
3.1. Прочностные и усталостные свойства песчаника при динамическом циклическом нагружении с разными скоростями нагружения

Для изучения прочностных и усталостных свойств песчаника при различных скоростях динамического циклического нагружения амплитуда и частота нагружения составляли до 30 кН и 1 Гц соответственно.Скорости нагружения составляли 0,5 кН / с, 1 кН / с, 2 кН / с, 4 кН / с и 8 кН / с. Мы также провели испытания на динамическое циклическое нагружение при амплитуде нагружения 1 кН со скоростью нагружения 0,5 кН / с, 1 кН / с, 2 кН / с, 4 кН / с и 8 кН / с.

Прочностные и усталостные свойства образцов песчаника показаны в таблице 2. Кривые зависимости напряжения от времени и напряжения от времени динамического одноосного циклического нагружения при различных скоростях нагружения показаны на рисунке 2. Было обнаружено, что максимальное напряжение , пиковая деформация и усталостная долговечность заметно меняются с изменением скорости нагружения.Существует аналогичная зависимость между пиковым напряжением и пиковыми деформациями и скоростью нагружения. При более низкой скорости нагружения 0,5 кН / с пиковое напряжение и пиковая деформация не являются самыми низкими, в то время как значение пикового напряжения и пикового напряжения снижается до 81,81 МПа и 1,179%, когда скорость нагружения составляет 2 кН / с, соответственно. По мере увеличения скорости нагружения пиковое напряжение и пиковая деформация увеличиваются, когда скорость нагружения превышает 2 кН / с, тогда как средняя усталостная долговечность, очевидно, уменьшается. Минимум динамических пиковых напряжений и пиковых деформаций песчаника достигается при скорости нагружения 2 кН / с.Это явление может быть вызвано усиленным распространением трещин в песчанике с увеличением скорости нагружения.


Амплитуда нагружения
(кН)
Частота нагружения
(Гц)
Скорость нагружения
(кН / с)
Пиковое напряжение
(МПа)
Пиковое напряжение
( %)
Усталостная долговечность
()

30 1 0.5 83,88 1,496 277
30 1 1 83,27 1,457 138
30 1 2 81,81 1,199
30 1 4 91,34 1,233 39
30 1 8 99,82 1,317 18


(a) Кривые напряжение-деформация
(b) Кривые зависимости деформации от времени
(a) Кривые зависимости от напряжения
(b) Кривые зависимости от времени деформации

1 кН при скорости нагружения 0.При 5 кН / с, 1 кН / с, 2 кН / с, 4 кН / с и 8 кН / с средний ресурс усталости составляет 2163, 1347, 558, 232 и 143 соответственно. Таким образом, уменьшение амплитуды нагружения значительно увеличивает средний усталостный ресурс, главным образом потому, что амплитуда нагружения в 1 кН в каждом цикле вызывает меньшее повреждение образца, замедляя распространение трещины. Когда амплитуда напряжения становится намного меньше, а картина повреждений напоминает квазистатическое сжатие, усталостная долговечность значительно возрастает.

3.2. Прочностные характеристики и усталостное поведение песчаника при динамическом циклическом нагружении с различными частотами нагружения

Для исследования прочностных свойств и усталостного поведения песчаника при различных частотах нагружения амплитуда и скорость нагружения составляли до 30 кН и 1 кН / с. соответственно.Скорость загрузки составляла 0,5 Гц, 1 Гц, 2 Гц и 4 Гц. Прочностные и усталостные свойства образцов песчаника показаны в Таблице 3. Кривые зависимости напряжения от времени и деформации от времени испытания динамическим одноосным циклическим нагружением при различных частотах нагружения показаны на Рисунке 3. Когда частота нагружения составляет менее 1 Гц. пиковое напряжение и пиковая деформация увеличиваются с увеличением частоты нагружения. Другой случай происходит в противоположных условиях, когда пиковое напряжение и пиковая деформация уменьшаются с изменением частоты нагружения.Причина падения максимального напряжения и максимальной деформации может заключаться в том, что при более высокой частоте нагружения нельзя допустить развития трещины; таким образом, песчаник стал тверже и мог выдерживать нагрузку до окончательного разрушения. Более того, усталостная долговечность песчаника имеет тенденцию к увеличению с частотой нагружения.


Амплитуда нагрузки
(кН)
Частота нагрузки
(Гц)
Скорость нагрузки
(кН / с)
Пиковое напряжение
(МПа)
Пиковая деформация
( %)
Усталостная долговечность
()

30 0.5 1 58,76 0,928 44
30 1 1 83,27 1,468 139
30 2 1 79,73 1,397 268
30 4 1 72,07 1,331 566


(а) Кривые напряжение-деформация
(б) Деформация -временные кривые
(а) кривые напряжение-деформация
(б) кривые деформации-времени
3.3. Прочностные характеристики и усталостное поведение песчаника при динамическом циклическом нагружении с различными амплитудами нагружения

Для исследования прочностных свойств и усталостных характеристик песчаника при различных амплитудах нагружения частота нагружения и скорость составляли до 1 Гц и 1 кН / с. соответственно. Амплитуды нагрузки составляли 15 кН, 30 кН, 60 кН, 90 кН и 120 кН. Напряжение-деформация, пиковая нагрузка циклов, пиковая деформация циклов и пиковая деформация циклов-времени кривых испытания динамического одноосного циклического нагружения при различных амплитудах нагружения показаны на рисунке 4.Испытания образцов песчаника, проведенные при различных амплитудах нагружения, показали, что пиковое напряжение, пиковая деформация и усталость уменьшаются с увеличением амплитуды нагружения. Прочностные и усталостные свойства образцов песчаника показаны в Таблице 4. Это может быть связано с усилением распространения трещин в песчанике. Таким образом, с увеличением амплитуды нагрузки повреждение соляных пород усиливается.


Амплитуда нагружения
(кН)
Частота нагружения
(Гц)
Скорость нагружения
(кН / с)
Пиковое напряжение
(МПа)
Пиковое напряжение
( %)
Усталостная долговечность
()

15 1 1 110.15 1,627 223
30 1 1 88,27 1,467 132
60 1 1 73,92 1,320 57
90 1 1 67,15 1,211 42
120 1 1 63,9 1,184 17

4 .Обсуждение

Наши результаты показывают, что усталостная долговечность песчаника значительно варьируется в зависимости от скорости, частоты и амплитуды нагружения. Усталостная долговечность заметно меняется с изменением скорости, частоты и амплитуды нагружения. Это может быть вызвано меньшей скоростью и амплитудой внешнего нагружения в каждом цикле, вызывая меньшие повреждения и замедляя процесс распространения трещин.

Кривая долговечности при напряжении - это одна из основных данных для описания усталостных свойств материалов, которая может быть выражена в виде таблицы или с помощью функций, сокращенно обозначаемых как - кривая.Усталостное поведение обычно описывается кривой, которая показывает амплитуду напряжения, скорость нагружения и частоту в зависимости от количества циклов до разрушения (рисунок 5). Взаимосвязь между усталостной долговечностью и скоростью нагружения, частотой и амплитудой напряжения при динамическом циклическом нагружении может быть выражена следующим образом: где - усталостная долговечность, - амплитуда напряжения, скорость нагружения или частота динамического циклического нагружения, и являются константами. В этой статье коэффициенты аппроксимации кривых равны 0.9877, 0,9982, 0,9836 и 0,9473, которые подтверждают точное соответствие кривых усталости песчаника при различных скоростях нагружения, частотах и ​​амплитудах напряжений и показывают, что усталостные характеристики песчаника аналогичны другим материалам. Уравнение (1) можно использовать для оценки усталостной долговечности на основе скорости нагружения, частоты и амплитуды напряжения.

.

Смотрите также