Основные направления повышения технического уровня и конкурентоспособности крепежных деталей



жүктеу 0.67 Mb.
бет4/4
Дата18.02.2019
өлшемі0.67 Mb.
1   2   3   4
Выводы

1. Было проведено исследование влияния предварительной деформации металла на силу деформирования при холодной высадке крепежных деталей: болт со звездообразной головкой и шестигранная колесная гайка.

2. Установлено, что уменьшение суммарной силы деформирования при использовании стали 30Г1Р в предварительно деформированном состоянии (ε = 10%) для холодной высадки болта со звездообразной головкой составило примерно 20%.

3. Уменьшение суммарной силы деформирования при использовании стали 20Г2Р в предварительно деформированном состоянии (ε = 10%) для холодной высадки шестигранной гайки составило примерно 10%.



Литература

1. РД 37.002.0465-85. Холодная объемная штамповка специальных крепежных и фасонных деталей. Технологические процессы и инструмент. – Горький, 1986.

2. Лавриненко В.Ю. Математическое моделирование процессов холодной объемной штамповки крепежных деталей. – Метизы. - 2007, № 1.

Современные требования к свойствам холоднодеформированной арматуры класса В500С в России, перспективы, применения, проблемы.


Суриков И.Н., Зам. руководителя ЦПЭ НИИЖБ – филиала ФГУП «НИЦ «Строительство»
В настоящее время многие металлургические предприятия не располагают техническими возможностями производить в мотках арматурный прокат требуемого размера и прочности в необходимых объемах и строители вынуждены перерасходовать до 20-30% стали в изделиях из-за замены реально необходимой арматуры на имеющийся в наличии прокат большего диаметра. Кроме того, соседние позиции существующего сортамента от 6 до 12 мм сильно отличаются по площади сечения (на 44-78%), что вынуждает специфицировать при проектировании существенно большее количество арматуры, чем это требуется по расчету, а эффективность применения более прочной стали (например, класса А500С вместо А400) практически сводится на нет.

Одним из способом решения данной проблемы является производство холоднодеформированной

арматуры класса прочности 500 МПа размером от 5,5 до 12 мм в расширенном (с включением ряда промежуточных позиций) сортаменте: 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12 мм.

В сентябре этого года начал действовать стандарт РФ ГОСТ Р 52544-2006 «Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций», который подразделил арматурный прокат по способу производства: горячекатаный, термомеханически упрочненный с прокатного нагрева и холоднодеформированный. Свод правил СП 52-101-2003, который содержит рекомендации по расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного натяжения арматуры, также определяет требования к показателям качества для двух групп арматуры класса прочности 500МПа: класс А500 (А500С) для горячекатаного и термомеханически упрочненного проката номинальным диаметром от 10 до 40 мм и класс В500 (Вр-1; В500С) для холоднодеформированной по разным технологиям арматуры номинальным диаметром от 3 до 12 мм. Требования к расчетным показателям арматуры классов А500 и В500 в СП 52-101-2003 различаются.

Отсутствие в СП 52-101-2003 арматуры класса А500 диаметром менее 10 мм препятствует освоению производства и эффективному применению проката дефицитных размеров профилей, доля которых в общей потребности ненапрягаемой арматуры составляет около 25% и ориентирует на применение только холоднодеформированной арматуры или арматуры класса А400, что не всегда оправдано.

Рассмотрим требования к прочностным и пластическим свойствам холоднодеформированной арматуры класса В500 с учетом особенностей ее изготовления по нормативно-технической документации, а также фактические значения характеристик этих свойств. Механические свойства проволоки Вр-1 по ГОСТ 6727 и холоднодеформированной арматуры класса прочности 500МПа по ГОСТ Р 52544-2006 различны. Эти виды арматуры объединены СП 52-101-2003 в класс прочности В500 по способу упрочнения стали, они удовлетворяют условию σ0,2≥500МПа и дополняют друг друга в части сортамента.

Отличительными особенностями проволоки Вр-1 по ГОСТ 6727 являются: нормируемая линейная плотность, которая на 6,3-6,8% ниже номинальной, что достигается за счет минусового допуска на диаметр проволоки; нормирование браковочных значений прочностных характеристик по усилиям, а не напряжениям; отсутствие гарантированной обеспеченности нормируемых значений характеристик прочностных и пластических свойств; периодический профиль в виде неглубоких вмятин /3/. Для холоднодеформированной арматуры по ГОСТ Р 52544-2006 применяется современный общепринятый подход к нормированию допуска массы 1 пог.м (симметричный допуск) и характеристик механических свойств (гарантируется высокая обеспеченность значений этих характеристик), к нормированию характеристики сцепления с бетоном, к оценке свариваемости стали, к приемочному контролю. В частности, характеристика пластических свойств арматуры – полное относительное удлинение при максимальной нагрузке δмакс по ГОСТ Р 52544-2006 должна удовлетворять требованию δмакс2,5%, также допускается, чтобы относительное равномерное удлинение после разрыва δр2%, обе характеристики должны гарантироваться с обеспеченностью не менее 0,95 /1/; у проволоки Вр-1 номинальным диаметром 5 мм по ГОСТ 6727 характеристика пластических свойств – относительное удлинение после разрыва δ100 должна удовлетворять условию δ1003% . При этом многочисленные испытания показывают, что средние значения δр≤1,5% и δмакс<2%. В то же время для проволоки Вр-1 и арматуры класса В500С, как правило, выполнялись требования вышеуказанных стандартов: σ0,2500МПа и σв0,21,05 с заданной обеспеченностью.

В настоящее время разработаны и реализованы технические решения, обеспечивающие повышение пластических свойств холоднодеформированной арматуры без снижения производительности технологических линий. Соблюдение определенных технологический требований при изготовлении позволяет повысить пластические характеристики и получить холоднодеформированную арматуру класса В500 с уровнем прочностных и пластических свойств, сопоставимым с требованиями ГОСТ Р 52544-2006 и рекомендациями EN10080: 1999. С появлением на рынке арматуры класса В500 с разным уровнем механических свойств, включая пластические свойства стали, особое значение приобретают задачи систематизации технических требований к холоднодеформированной арматуре, обоснования областей ее эффективного применения и соответствующей корректировки некоторых положений СП 52-101-2003.

Основной прочностной характеристикой арматуры классов А500 и В500 является нормативное сопротивление растяжению Rs,n=500 МПа, которое соответствует гарантированному значению предела текучести физическому σт или условному σ0,2 с обеспеченностью не менее 0,95 /2/. Возможное отклонение прочностной характеристики в неблагоприятную сторону от их нормативного значения учитывается коэффициентом надежности по арматуре γs, значение которого зависит от группы предельных состояний, от свойств стали и их статистической изменчивости, а также от таких нестатистических факторов, как применяемая система контроля качества арматуры, возможное изменение механических свойств арматуры в процессе изготовления конструкций и их эксплуатации, малая величина относительных деформаций арматуры перед разрывом и других, которые влияют на надежность конструкций.

Согласно СП 52-101-2003 для предельных состояний первой группы γs=1,15 для арматуры класса А500 и γs=1,2 для арматуры класса В500. Следовательно, у арматуры класса В500 по сравнению с арматурой класса А500 значение коэффициента надежности γs увеличено на 4,3% и соответственно уменьшено расчетное значение сопротивления арматуры растяжению Rs Расчетное сопротивление арматуры в состоянии поставки должно гарантироваться с обеспеченностью не менее 0,9985, что для генеральной совокупности при нормальном распределении соответствует условию Rsσт(0,2) – 3S, где σт(0,2)среднее значение предела текучести физического или условного, S– среднеквадратическое отклонение.

Рассмотрим возможные причины отмеченных выше различий для арматуры классов В500 и А500.

Известно, что при холодной деформации стали повышаются прочностные свойства (σв; σ0,2) и уменьшаются пластические свойства (относительные удлинения δмакс; δр; δ100), степень изменения которых зависит от химического состава и механических свойств исходной катанки (подката), равномерности ее структуры и свойств по длине, от суммарной деформации обжатия катанки при волочении или прокатке. Поэтому арматура класса В500 в силу технологических особенностей производства может иметь не только более низкий уровень пластических свойств, но и повышенную изменчивость характеристик механических свойств.

Снижение пластических свойств арматурной стали при определенных условиях может привести к хрупкому разрушению железобетонной конструкции из-за разрыва арматуры, а также не обеспечивает возможность образования шарниров пластичности и перераспределения усилий в статически неопределимых конструкциях зданий, что особенно важно при аварийных нагрузках. Гарантия надежности для материала, способного разрушиться хрупко, должна быть повышена.

Следовательно, возможными причинами увеличения значения коэффициента надежности γs для арматуры класса В500 являются повышенная изменчивость характеристик механических свойств и пониженный уровень пластических свойств.

Чтобы избежать хрупкого разрушения железобетонных элементов от разрыва арматуры, создать условия для перераспределения усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях и для предотвращения прогрессирующего обрушения зданий, а также для восприятия интенсивных динамических нагрузок, включая сейсмические и аварийные нагрузки, наряду с конструктивными требованиями необходимо обеспечить достаточные пластические свойства арматуры.

СП 52-101-2003 при расчете железобетонных конструкций по нелинейной деформационной модели рекомендует в расчетной диаграмме состояния (деформирования) арматуры предельные значения относительной деформации принимать равными 2,5% /2/. На практике это означает, что полные относительные деформации арматуры δмакс должны быть не менее 2,5% и гарантироваться с высокой обеспеченностью, сравнимой с уровнем обеспеченности нормативного сопротивления арматуры растяжению.

Таким образом, если холоднодеформированная арматура класса В500 имеет уровень и обеспеченность характеристик прочностных (σ0,2) и пластических (δмакс) свойств, удовлетворяющие вышеизложенным требованиям, то ее расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний первой группы могут быть такими же, как у арматуры класса А500. При этом численное значение коэффициента надежности γs для арматуры класса В500 должно удовлетворять условию γs= [Rs,n(p=0,95)]/[Rs(p=0,9985)]≤1,15, где р – заданная обеспеченность или вероятность незанижения в генеральной совокупности нормируемого значения предела текучести стали /20/. Также должно выполняться условие σв/σ0,21,05, которое является резервом надежности арматуры, обеспечивающим безопасную работу конструкций.

По нашему мнению разные значения номинальных и фактических показателей пластических свойств проволоки Вр-1 по ГОСТ 6727 и холоднодеформированной арматуры класса прочности 500МПа по СТО АСЧМ 7-93 и действующим ТУ должны быть учтены при назначении коэффициента надежности по арматуре γs. Численные значения коэффициента γs и области применения холоднодеформированной арматуры класса В500 следует принимать в зависимости от уровня пластических свойств стали. Предлагается установить три группы требований к холоднодеформированной арматуре, которые различаются значениями характеристики δмакс(Agt) пластических свойств стали:



первая группа – при условии δмакс2,5% с обеспеченностью не менее 0,9 арматура класса В500 может применяться с коэффициентом γs=1,15 в качестве рабочей (расчетной) и конструктивной (нерасчетной) арматуры железобетонных конструкций наряду с арматурой класса А500 и взамен арматуры классов А400 и А400С;

вторая группа – при условии 1,5%≤δмакс<2,5% с обеспеченностью не менее 0,9 арматура класса В500 может применяться с коэффициентом γs=1,2 в качестве рабочей и конструктивной арматуры железобетонных конструкций наряду с арматурой классов А500 и А400 (А400С);

третья группа – при условии 1%≤δмакс<1,5% с обеспеченностью не менее 0,9 арматура класса В500 может применяться только в качестве конструктивной арматуры железобетонных конструкций. Пластические свойства конструктивной арматуры определяются технологическими требованиями при производстве арматурных работ, такая арматура после правки должна без хрупкого излома, трещин и разрывов выдерживать однократный изгиб в холодном состоянии на угол не менее 900 вокруг оправки диаметром 3dн, а при наличии сварного соединения – вокруг оправки диаметром 5dн, где dн – номинальный диаметр испытываемой арматуры. Нижняя граница диапазона изменения δмакс в первом приближении принята равной 1%. В дальнейшем, при необходимости, значение нижней границы может быть откорректировано.

При δмакс<1% сталь не может быть рекомендована для применения в качестве арматуры железобетонных конструкций.

Для рабочей арматуры необходимо соблюдение условий: σ0,2500 МПа с обеспеченностью не менее 0,95 и σв/σ0,21,05 с обеспеченностью не менее 0,9; расчетное значение сопротивления арматуры растяжению Rs=Rs,ns должно иметь обеспеченность не менее 0,9985. Для конструктивной арматуры допускается σв/σ0,21,03 с обеспеченностью не менее 0,9.

Очевидно, что предлагаемое разделение арматуры класса В500 по группам и учет изложенных требований позволит повысить эффективность применения холоднодеформированной арматуры с высоким уровнем прочностных и пластических свойств и обеспечит необходимый уровень надежности железобетонных конструкций с такой арматурой.

В настоящее время в соответствии с предложенной градацией холоднодеформированная арматура класса прочности 500 МПа по ГОСТ Р 52544-2006 может быть отнесена к первой и второй группе требований, а проволока Вр-1 – к третьей группе требований

Таким образом, выполненный анализ требований СП 52-101-2003 к арматуре класса прочности 500МПа выявил причины различия некоторых расчетных характеристик у арматуры классов А500 и В500 и показал нецесообразность применения одинаковых значений некоторых расчетных характеристик к проволоке Вр-1 по ГОСТ 6727 и к холоднодеформированной арматуре В500С по ГОСТ Р 52544-2006, хотя эти виды арматуры объединены в один класс прочности В500. Холоднодеформированную арматуру класса В500, имеющую широкий диапазон изменения пластических свойств, предложено разделить на три группы с разными гарантированными уровнями пластических свойств, что повысит эффективность применения холоднодеформированной арматуры и обеспечит необходимый уровень надежности железобетонных конструкций с такой арматурой.






Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет