Расчеты равнопрочной замены пластиковой арматуры
Для соотношения стеклопластиковой арматуры и арматуры из стали, применяющихся в строительстве, появилось такое представление, как равнопрочная замена. На растягивание работает любая арматура, используемая для укрепления бетонного изделия. Также она используется для того, чтобы бетонные строения не растрескивались.
Измеряемое в мегапаскалях временное сопротивление арматуры на разрыв называется пределом прочности при растяжении. Если его превысить при прикладывании растягивающих напряжений к арматуре, она разорвется. Следует иметь в виду, что когда стальная и стеклопластиковая арматура достигают временного сопротивления, они разрушаются не одинаково, так как под нагрузкой имеют отличительный вид поведения:
- Стальная арматура представляется в кривой линии, под нагрузкой которой есть горизонтальный участок графика.
- Не металлическая арматура представляется в прямой линии, под нагрузкой разрушения которой имеется упруго-линейная зависимость.
Текучесть – термин, означающий разрыв арматуры из стали в какой-то этап.
Равнопрочная замена
«Равнопрочная замена» – процесс замены стальной арматуры на стеклопластиковую, имеющую иной диаметр, но такую же прочность на растяжение. С этого определения вытекает еще одно, которое характеризует стеклопластиковую арматуру – «равнопрочный диаметр».
Определения «равнопрочная замена» и «равнопрочный диаметр» ввели потому как ранее в России фигурировал нормативный вакуум. Чтобы выйти из данной ситуации было принято решение создать таблицу «равнопрочной замены». С помощью таблицы строители могли бы выполнить счеты конструкции для стальной арматуры, чтобы вместо нее применять композитную арматуру для нахождения нужного ей диаметра. Однако такая система действий не имеет правильность. Возникают вопросы, связанные с тем, что в таблице не учитывается все особенности стали и композита. К примеру, если произойдет пожар и повышение температуры конструкции, композитная и стальная арматура будут вести себя по-разному.
Следует учесть, что при растяжении модуль упругости у стальной арматуры различается с модулем упругости у композитной. И все же, если не затрагиваются подходящие конструкции, такие как перекрытия, то применение «равнопрочной замены» оправдывается.
| Стальная арматура A-III (А400) по ГОСТ 5781-82 | Композитная стеклопластиковая арматура равнопрочностная по ГОСТ 31938-2011 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Диаметр, мм | S, мм² | предел прочности при растяжении, Н/мм² | Предельное усилие, Н | Внутренний диаметр, мм | S, мм² | предел прочности при растяжении, Н/мм² | Предельное усилие, Н | |
| 6 | 28,3 | 390 | 11037 | 3,57 | 10,03 | 1100 | 11037 | |
| 8 | 50,3 | 390 | 19617 | 4,77 | 17,83 | 1100 | 19617 | |
| 10 | 78,5 | 390 | 30615 | 5,95 | 27,83 | 1100 | 30615 | |
| 12 | 113,1 | 390 | 44109 | 7,15 | 40,1 | 1100 | 44109 | |
| 14 | 154 | 390 | 60060 | 8,34 | 54,6 | 1100 | 60060 | |
| 16 | 201 | 390 | 78390 | 9,53 | 71,26 | 1100 | 78390 | |
| 18 | 254 | 390 | 99060 | 10,71 | 90,05 | 1100 | 99060 | |
| 20 | 314 | 390 | 122460 | 11,91 | 111,33 | 1100 | 122460 | |
| 22 | 380 | 390 | 148200 | 13,1 | 134,73 | 1100 | 148200 | |
| 25 | 491 | 390 | 191490 | 14,89 | 174,08 | 1100 | 191490 | |
| 28 | 616 | 390 | 240240 | 16,68 | 218,4 | 1100 | 240240 | |
| 32 | 801 | 390 | 312390 | 19,02 | 283,99 | 1100 | 312390 | |
| 36 | 1018 | 390 | 397020 | 21,44 | 360,93 | 1100 | 397020 | |
| 40 | 1257 | 390 | 490230 | 23,83 | 445,66 | 1100 | 490230 | |
| 45 | 1500 | 390 | 585000 | 26,03 | 531,82 | 1100 | 585000 | |
| 50 | 1963 | 390 | 765570 | 29,78 | 695,97 | 1100 | 765570 | |
| 55 | 2376 | 390 | 926640 | 32,76 | 842,4 | 1100 | 926640 | |
| 60 | 2827 | 390 | 1102530 | 35,73 | 1002,3 | 1100 | 1102530 | |
| 70 | 3848 | 390 | 1500720 | 41,69 | 1364,29 | 1100 | 1500720 | |
| 80 | 5027 | 390 | 1960530 | 47,65 | 1782,3 | 1100 | 1960530 | |
С помощью расчетов можно с легкостью рассчитать диаметр стекло-пластиковой арматуры. Это делается довольно логически:
- Сначала берем принятые для стальной арматуры оригинальные диаметры, которые определены в таблице соответствующей Государственному стандарту РФ 5781-82. Нормы в таблице обязаны соответствовать механическим качествам стальной арматуры. Как значение временного сопротивления разрывов у арматурной стали возьмем предел текучести, так как за его пределами арматура из стали не будет работать.
- В ней будет выбранное значение диаметров арматуры из стали. Рассчитаем силу, необходимую для приложения к арматуре взятого диаметра, чтобы достичь предел текучести. Эта механическая характеристика материала в таблице измеряется в Ньютонах на 1 мм2 масштаба круга металлического прута. Возьмем усредненный диаметр соответствующий пункту профиля.
- В таблице создаем столбец для каждых металлических прутов, диаметры которых выявлены участками круга. Эти данные можно взять из первого столбца таблицы.
- Чтобы достичь механическую характеристику материала для всех диаметров необходимо приложить рассчитанную силу. Для расчета необходимо нужную площадь круга, измеряемую в мм2 умножить на характерный для определенного значения арматуры предел текучести, измеряемый в Ньютонах на мм2.
- Затем вычисляем равноправный диаметр стекло-пластиковой арматуры, учитывая ее структуру. Исходя из этого прочность такой арматуры ориентируется исключительно по телу арматурного стержня, который состоит из узла параллельных волокон. Тем самым нам нужен в стекло-пластиковой арматуре исключительно внутренний диаметр, который мерится по телу арматурного стержня. Внешний диаметр, который измеряется по виткам намотанных спиралей, нам не нужен, так как в этих спиралях ребра не оказывают воздействие на прочность при растяжении у стеклопластиковой арматуры.
- В обратном порядке можно рассчитать равноправный диаметр композитной арматуры. Чтобы достичь предела текучести металла и сделать расчет внутреннего диаметра необходимо брать такую же величину силы, которую необходимо приложить. Внутренний диаметр будет равнозначным по прочности арматуры из стали. Хотя значение предела прочности при растяжении отсутствует, рассчитывается оно легко. Он будет равен 1100 Ньютон на мм2.
Расчет диаметра композитной арматуры
Рассмотрим диаметр стекло-пластиковой арматуры на примере: если требуется замена арматуры из стали значения A-III (А400), имеющей диаметр 14 мм, необходимо взять стекло-пластиковую арматуру с диаметром измеренного внутри по телу прута, равным 8,34 мм.
Если использовать штангенциркуль и начать рассчитывать диаметр стекло-пластиковой арматуры, необходимо учитывать:
- Описанное выше подходит для стекло-пластиковой арматуры с ребрами, намотанными по спирали. В гладкой композитной арматуре, обсыпанной кварцевым песком измерять диаметр стержня невозможно.
- Необходимо избегать мест с большим количеством капель и наплывов из застывшей смолы, чтобы рассчитать внутренний диаметр композитной арматуры периодического профиля
- Правильная окружность различается видом, представленным сечением стержня стекло-пластиковой арматуры. К примеру, в виде овала становится сечение, если у валов есть протаскивание при незаконченной полимеризации. Следовательно, рассчитать диаметр необходимо в паре перпендикулярных друг другу плоскостях и далее рассчитать усредненный диаметр. Для этого необходимо суммировать 2 конечных итога и разделить на 2.
- Данная таблица подходит для арматуры из стали значения A-III (А400) по Государственному стандарту РФ 5781-82 и периодического профиля стекло-пластиковой арматуры по Государственному стандарту РФ 31938-2011. Для остальных видов композитной арматуры и значений буду совсем иные результаты в таблице.
