Веб-журнал посвященный арматуре!

Модуль упругости композитной арматуры



Мифы о композитной арматуре


Прежде, чем приобрести композитную арматуру. любой покупатель пожелает узнать особенности ее применения, положительные и отрицательные стороны, и главный источник информации - интернет. Но понять, какая информация достоверна, не всегда удается. Попробуем дать ответ на наиболее сложные вопросы и развеять устоявшиеся мифы:

Миф первый: Арматура из композита – резиновая . Подразумевается, что у композитной арматуры модуль упругости ниже, чем у стальной. Так ли это?

Чтобы растянуть образец на заданное некоторое расстояние, необходимо приложить определенное усилие – это и есть модуль упругости. У композитной арматуры он составляет 45000 Мпа, у металлической – 200 000 Мпа. Значит арматуру из композита в 4 раза легче растянуть . Однако проведенные исследования доказали, то у стальных материалов величина модуля упругости не постоянна и резко снижается при усилении нагрузки из-за появления пластических деформаций. Главная задача арматуры в бетоне – работа на растяжение и разрыв. У самого бетона модуль упругости имеет колебания в пределах от 20000 до 30000 Мпа, в зависимости от марки, но резиновым его назвать сложно.

Учитывая свойства материала, необходимо учитывать полный комплекс его характеристик, который включает относительное удлинение на разрыв, временное сопротивление разрыву, предел текучести, равномерное удлинение.

Конструкция из железобетона при нагрузке ведет себя следующим образом: После небольшого растяжения в бетоне появляются микротрещины, после чего металлическая арматура препятствует окончательному его растрескиванию. Микротрещины в нагружаемой конструкции явление обычное, так как даже при минимальной нагрузке предотвратить их появление невозможно. От модуля упругости арматуры зависит размер этих трещин, чем он меньше, тем сильнее бетон провиснет . Чтобы вся конструкция не обрушилась, в действие вступает предел прочности. Чем выше этот предел, тем более сильную нагрузку выдержит бетон. У самого бетона предел прочности при растяжении в 8-20 раз ниже прочности при сжатии. Маркировка В25 означает, что данный класс материала способен выдержать давление на сжатие 25Мпа, а на растяжение всего 1-4 Мпа. У стали этот показатель равен 400 Мпа, а у композитной арматуры 1200 Мпа. Данная характеристика показывает, что конструкция с композитной арматурой способна выдержать в 3 раза большую нагрузку, чем с металлической. Но при этом она в 4 раза сильнее провиснет. Размер микротрещин при одинаковой нагрузке в бетоне с металлической арматурой будет в 4 раза меньше.

Использование стальной арматуры регулируется ГОСТами и СНиПами, так как со временем она подвергается коррозии, теряет свойства, что может привести к обрушению конструкции. Арматура из композита не ржавеет и разрушение ей не грозит. Однако появление трещин в бетоне не является только следствием коррозии. При усилии на разрыв деформация стеклопластика составляет до 2,8%, а металла 25%.

В СП52-101-2003 указано, что армированные бетонные конструкции дают трещины при деформации растяжения 0,015%, т.е. задолго до предела прочности арматуры, независимо от ее материала (композита или стали).

Если возникло желание заменить металлическую арматуру на композитную в перекрытиях или несущих стенах, необходимо произвести перерасчет проектно-технической документации, что позволит избежать появления крупных трещин. Перерасчет производится для конструкций, подвергающихся максимальным нагрузкам. В местах, где предполагается минимальная нагрузка, допускается замена металлической арматуры на композитную с меньшим диаметром. СНиП позволяет не производить перерасчет раскрытия трещин, не предусмотренных конструкцией. Поэтому элементы конструкции, не подверженные сильной нагрузке, можно смело выполнять с применением стеклопластиковой арматуры.

Миф второй. Равнопрочная или равнозначная замены? В чем разница?

Не следует путать равнопрочную и равнозначную замены. Если образец не уступает по прочности исходную конструкцию, то говорят о равнопрочной замене. В данном случае под прочностью подразумевается предел прочности , максимальное механическое напряжение, после которого наступает разрушение материала. В ГОСТе 1497-84 под прочностью понимается временное сопротивление разрушения , напряжение, которое соответствует максимальному усилию перед разрывом образца при испытаниях.

Если произвести замеры двух образцов из металла и композитного материала, получим следующие показатели: прочность на разрыв у композита диаметром 10 мм составит 63000 Мпа, а у стали диаметром 14 мм 60 000 Мпа. Это показывает, что данная замена не является равнопрочной, так как арматура из композита прочнее на 5%. Отсюда вывод, что при равнопрочной замене металлическую арматуру диаметром 14 мм можно смело заменить на композитную с диаметром 10мм.

Что же такое равнозначная замена? При такой замене физические характеристики образцов должны быть идентичны. Если у стеклопластиковой арматуры модуль упругости в 4 раза меньше, чем у металлической, то для замены ее необходимо брать в 4 раза больше. Способность твердого тела деформироваться при приложении к нему усилия называют модулем упругости. Этот термин включает в себя несколько физических величин. Рассчитаем диаметры материалов при равнозначной замене. Если композитного материала необходимо в 4 раза больше, то используя формулу площади круга получаем, что для замены металлической арматуры диаметром 10 мм требуется стеклопластик диаметром 20 мм.

Полученные расчеты необходимо учесть до начала строительства или составления проекта, и четко понимать разницу между равнозначной и равнопрочной заменой.

В конструкциях, где прогиб арматуры не имеет особого значения, целесообразно использовать более прочные композитные материалы. В плитах перекрытия или несущих стенах требуется использование металлической арматуры с высоким модулем упругости или производить перерасчет при использовании стеклопластика.

В связи с участившимися попытками мошенников завладеть личными данными пользователей, администрация форума предупреждает, что никто из членов команды форума никогда не запрашивает личные/авторизационные данные. Также, при появлении страницы формы входа на сайт, настоятельно рекомендуем проверять домен сайта в адресной строке.

Стеклопластиковая, базальтовая и композитная арматура.

Запись дневника создана пользователем Smart2305. 01.08.13
Просмотров: 14.974, Комментариев: 48

Несколько лет назад, в России начали производить и продавать стеклопластиковую и базальтовую арматуру. Производители заверяют, что её прочность в 2 раза выше стальной, она экономичная, легкая и пр.
Я решил проверить, в чем же дело. Почему если всё так хорошо, то такую арматуру мало применяют.
Для исследования этого вопроса нам понадобятся следующие термины:
Модуль упругости - характеризует способность твердого тела упруго деформироваться под воздействием силы.
Предел текучести - механическое напряжение при воздействии, которого деформированное тело уже не возвращается в первоначальное состояние.
Нормативное сопротивление - величина чуть меньше предела текучести, характеризует максимальное конструктивное напряжение для расчетов с данным материалом.
Предельная растяжимость бетона - максимальный коэффициент удлинения бетона, при котором не происходит раскрытие трещин.

Итак попробуем выяснить работу балки с 12 мм стальной арматурой.
Арматура стальная А500С диаметром 12 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 200 ГПа
Нормативное сопротивление 500 МПа, что чуть меньше предела текучести стали, из которой сделана арматура.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 4500 кг. Растяжение арматуры при данной нагрузке составит около 2,5 мм/м

Производители арматуры размещают в документации табличку с равноценной заменой арматуры.
В документации указано, что стальной арматуре А500С диаметром 12 мм соответствует базальтовая арматура диаметром 10 мм.

Итак попробуем выяснить работу балки с 10 мм базальтовой арматурой.
Арматура базальтовая диаметром 10 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 50 ГПа
Нормативное сопротивление 2000 МПа.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 10000 кг.
Растяжение базальтовой арматуры при данной нагрузке составит около 25 мм/м.
Растяжение базальтовой арматуры при нагрузке 4500 кг, около 11 мм.
Для того чтобы получить такое же растяжение как у стальной (2,5 мм/м) нам необходимо уменьшить нагрузку на пруток до 1000 кг, либо увеличить диаметр в 2,1 раз до 21 мм.

Величину предельной растяжимости бетона я так и не смог выяснить, но по некоторым данным - 3 мм/м.
Таким образом все преимущество высокой прочности арматуры теряется из-за низкого модуля упругости, т. е. высокого растяжения под нагрузкой.
Бетон просто потрескается в месте растяжения арматуры раньше чем арматура порвется.
Равноценная замена 12 мм стальной арматуры А500С - это базальтовая арматура диаметром 20 мм.

Цены:
1 м А500С диаметром 12 мм - 23 руб.
1 м базальтовой диаметром 20 мм - около 100 руб.

Модуль упругости арматуры это:

Смотреть что такое Модуль упругости арматуры в других словарях:

Модуль упругости бетона — #8211; коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и соответствующей ему относительной продольной упругомгновенной деформацией при осевом сжатии образца. [ГОСТ 24452 80] Модуль упругости бетона отношение напряжения в бетоне при#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль упругости — #8211; коэффициент пропорциональности между приложенным к телу напряжением (в упругой области) и обусловленной им величиной деформации. [Тарасов В. В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для вузов / В. В.#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль упругости начальный — (Е0) #8211; статический модуль упругости #8211; модуль деформаций, соответствующий величине действующего напряжения, равный 30% предела кратковременной призменной прочности. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М. РИФ Стройматериалы.#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль упругости бетонной смеси — #8211; реологическая константа, характеризующая упругое со­противление тяжелой бетонной смеси знакоперемен­ным силовым воздействиям на нее на завершающей стадии уплотнения и определяемая объемным содер­жанием неудаленной воздушной фазы.#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль упругости динамический — (Ed) #8211; физическая константа, устанавливающая взаимосвязь между средней плотностью бетона, коэффициентом Пуассона и скоростью распространения волновых процессов. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М. РИФ Стройматериалы. 2009.#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль упругости мгновенный — #8211; отношение напряжения к относительной деформации при очень быстром (мгновенном) деформировании. [Строительная механика. Терминология. Выпуск 82. Изд. «Наука» М.1970] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии:#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Динамический модуль упругости — Динамический модуль упругости Ed, Н/м2 #8211; физическая величина, характеризующая упругие свойства звукоизоляционных материалов и изделий, определяемая при продольных колебаниях. [ГОСТ 23499 2009] Рубрика термина: Акустические свойства Рубрики#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Мгновенный модуль упругости — #8211; отношение напряжения к относительной деформации при очень быстром (мгновенном) деформировании. [Строительная механика. Терминология. Выпуск 82. Изд. «Наука» М.1970] Рубрика термина: Деформации материалов Рубрики энциклопедии: Абразивное#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль длительной упругости — Модуль длительной упругости #8211; модуль упругости, определённый после длительного выдерживания материала под нагрузкой с целью исключения влияния процесса релаксации. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Модуль продольной упругости — (Юнга) – коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и относительным удлинением (укорочением) при простом растяжении (сжатии) прямого стержня в пределах закона Гука, получаемый как отношение нормального напряжения к#8230; … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Источники: http://izh-reduktor.ru/about/art/article/mify-o-kompozitnoj-armature.html, http://www.forumhouse.ru/entries/4200/, http://construction_materials.academic.ru/5800/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8C_%D1%83%D0%BF%D1%80%D1%83%D0%B3%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8_%D0%B0%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B





Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением