Міцність зварних з'єднань арматури класу А500С при малоциклових повторних навантаженнях

Анотація

Протягом останніх вже понад 25 років арматура класу А500С є найбільш широко використовуваною в залізобетонних конструкціях. Процес впровадження арматури класу А500С супроводжувався численними дослідженнями її механічних характеристик, зчеплення з бетоном, зварюваності та поведінки при повторних навантаженнях. Зокрема, отримано дані про діаграму стану, забезпеченість нормованих показників механічних характеристик, таких як межа текучості, опір розриву, відносне подовження при розриві, зчеплення з бетоном арматури з серпоподібним профілем, теплову зварюваність та міцність стикових і хрестоподібних зварних з'єднань. Водночас міцність як самої арматури класу А500С, так і її зварних з'єднань при малоциклових і багаторазово повторюваних навантаженнях залишається малодослідженою.
У роботі наведено результати експериментальних досліджень найбільш широко застосовуваних на практиці типів зварних з'єднань арматури класу А500С – стикового з'єднання контактним зварюванням типу С1-Ко та хрестоподібного з'єднання контактним зварюванням К1-Кт при малоциклових повторних навантаженнях.
Проведені дослідження включали випробування зразків арматури 20А500С зі сталі марки Ст3Гпс та 25А500С зі сталі марки 25Г2С у стані поставки, їх стикових зварних з'єднань С1-Ко на міцність при розтягуванні та хрестоподібних з'єднань К1-Кт з арматурою 10А500С і 12А500С на розм'якшення зварюванням при монотонно зростаючих і малоциклових повторних навантаженнях. Максимальні напруження циклу приймаються рівними 0,8σ_y, що становило 400 Н/мм2 , мінімальні напруження циклу — 80 Н/мм2. Розмах напружень і коефіцієнт асиметрії циклу при цьому відповідно становили ∆σ =320Н/мм² (МПа) і ρ=0,2. Кількість циклів повторних навантажень приймалася рівною 50, після яких зразки доводилися до руйнування монотонно зростаючим навантаженням.
Встановлено, що руйнування зварного з'єднання типу С1-Ко при монотонно зростаючому та малоцикловому повторному навантаженні відбувається в зоні термічного впливу. Під час випробувань монотонно зростаючим навантаженням міцність на розтяг зварного з'єднання С1-Ко для арматури 20А500С становила 0,88–0,92, а для арматури 25А500С зі сталі марки 25Г2С – 0,89–0,90 міцності арматури у вихідному стані.
Руйнування зварного з'єднання типу К1-Кт при монотонно зростаючому навантаженні відбувалося по основному металу (табл. 8), а при малоциклових повторних навантаженнях — по основному металу або в зоні термічного впливу (табл. 9). Розміцнення зварюванням арматури класу А500С - 20А500С і 25А500С у зварному з'єднанні типу К1-Кт з арматурою, відповідно, 10А500С та 12А500С при монотонно зростаючому навантаженні не перевищувало 1..2% і знаходилося в межах похибки випробувань.
За результатами проведених випробувань малоциклове повторне навантаження не мало стійкого впливу на міцність зварних з'єднань С1-Кт і К1-Кт арматури 20 А500С та 25 А500С, розміцнення порівняно з випробуваннями монотонно зростаючим навантаженням не перевищувало 1…2%, перебувало в межах точності випробувань, як і при випробуваннях арматури в вихідному стані.