Очаги усталости арматуры периодического профиля

На основании исследований было установлено существование четырех очагов усталости для арматуры периодического профиля.

Первый очаг усталостного разрушения - галтель сопряжения выступа с сердечником стержня - имеет место во всех видах периодического профиля, где предусмотрены наклонные или поперечные выступы независимо от того, имеются продольные ребра или нет. В этом случае концентрация напряжений свойственна не только подрезам (выточкам), но и выступам на изделиях.

Второй очаг - галтель сопряжения наклонного выступа с продольным ребром. Радиус сопряжения описывается в плоскости, касательной к сердечнику стержня. Причиной концентрации напряжений при этом служат местные напряжения, возникающие из-за резкого изменения поперечного сечения продольного ребра в месте сопряжения с наклонным выступом.

Третий очаг усталостного разрушения связан с появлением новых (опытных) периодических профилей, в которых продольные ребра отсутствуют или наклонные выступы сведены «на нет», т. е. отделены от продольных ребер. Усталостные разрушения возникают в местах сопряжений торца наклонного выступа с сердечником стержня.

В стержневой арматуре, выполненной согласно ГОСТ 5781-61, обычно отмечались первый и второй очаги усталостного разрушения. Однако при узких продольных ребрах и достаточно большом радиусе сопряжения продольного ребра с выступом возможен четвертый очаг усталостного разрушения. Он совпадает с местом наибольшего изгиба продольного ребра. Этот изгиб образуется под воздействием сжатых выступов, если угол подъема витка выступа а небольшой. Наличие сжимающих напряжений в выступах является главнейшей особенностью напряженного состояния периодического профиля.

Для очагов усталости была разработана методика определения эффективного коэффициента концентрации напряжений.

Методика определения теоретического коэффициента в первом очаге заключается в следующем. Находят радиус кривизны г в точке начала сопряжения выступа с сердечником стержня и условную расчетную ширину выступа, равную расстоянию между точками начала сопряжения по обе стороны выступа. Для круговой галтели ширина равна ширине выступа плюс удвоенный радиус сопряжения.

Результаты расчетного определения коэффициентов концентрации напряжений для всех четырех очагов усталостного разрушения показали удовлетворительное совпадение с результатами проведенных в Уральском политехническом институте имени С. М. Кирова экспериментальных исследований по выносливости образцов стержневой арматуры с различными периодическими профилями.