STUDY OF THE STRUCTURE OF STEEL STRAND K-12 (3+3+6) ACCORDING TO THE CRITERION OF USING THE STRENGTH PROPERTIES OF STEEL
Keywords:
steel spiral strand with linear contact of wires, use of strength properties of steelAbstract
An analytical study of the complex stress-strain state of steel spiral strand with linear contact of wires K-12 (3 + 3 + 6) used as a prestressed reinforcement of reinforced concrete structures is presented. There is not a single straight wire in K-12 (3+3+6), it consists only of spiral winding wires. The three layer-forming wires of the first layer can be conventionally called the core or the central three-wire strand. In the spiral strand with linear contact of wires, the length of the wires of the outer layer always exceeds the length of the wires of the inner layer located under them. That is, the wires of the outer layer have the maximum deformation properties and, therefore, the minimum stresses occur in them. The wires of the central strand in K-12 (3 + 3 + 6), being the shortest wires, have minimal deformation properties and, therefore, maximum stresses occur in them. Moreover, their strength is not the greatest since their diameter is not the smallest (the smaller the wire diame-ter, the higher its strength). Thus, the design of the K-12 (3 + 3 + 6) strand is not optimal in terms of the maximum use of the strength properties of steel in the wires of the strand. The author has devel-oped a new steel spiral strand with linear contact of wires K-6 (3+3), which has an optimal structure according to the criterion of maximum use of the strength properties of steel in the wires of the strand. K-6 (3 + 3) is a strand with an incomplete external layer and improved technological charac-teristics.References
СП 52-102-2004 Предварительно напря-жѐнные железобетонные конструкции / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 37 с. 2. ГОСТ 13840-68 Канаты стальные арма-турные 17. Технические условия. – М.: Стан-дартиздат, 1995. – 8 с. 3. Технические условия ТУ 14-4-22-71 Канаты стальные арматурные 1x19 (девятнадцатипрово-лочные арматурные пряди). – М.: МЧМ СССР, 1971. – 17 с. 4. Мусихин, В.А. Сравнение арматурных ка-натов класса К1400 (К-7) и класса К1500 (К-19) / В.А. Мусихин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строи-тельство и архитектура». – 2013. – Т. 13, № 2. – С. 22–27. 5. Михайлов, В.В. Предварительно напряжѐн-ные железобетонные конструкции с проволочной и прядевой арматурой / В.В. Михайлов, А.А. Фоло-меев. – М.: Стройиздат, 1971. – 272 с. 6. К вопросу построения арматурных кана-тов из прядей с линейным касанием проволок / Г.И. Пирожков, Ю.М. Редько, В.М. Митасов и др. // Исследование работы строительных конструк-ций: Вып. 103: сб. науч. тр. – Новосибирск: НИИЖТ, 1970. – С. 93–99. 7. Мадатян, С.А. Арматура железобетонных конструкций / С.А. Мадатян. – М.: Воентехлит, 2000. – 256 с.
Мусихин, В.А. Геометрическое построение оптимальной конструкции стального спирального каната / В.А. Мусихин // Вестник ЮУрГУ. Серия«Строительство и архитектура». – 2007. – Вып. 4, № 14. – С. 21–26. 9. Кирхгоф, Г.Р. Избранные труды / Г.Р. Кирх-гоф; отв. ред. Л.С. Полак; изд. подготов. Е.И. По-гребысская, Л.С. Полак. – М.: Наука, 1988. – 428 с. 10. Мусихин, В.А. Расчѐт и конструирование стальных спиральных канатов, используемых в качестве предварительно напряжѐнной арматуры железобетонных конструкций: дис. …канд. техн. наук. – Челябинск, 2003. – 206 с. 11. Cho, Keunhee. Analytical Model of Nonlinear Stress-Strain Relation for a Strand Made of Two Ma-terials / Keunhee Cho, Sung Tae Kim, Jeong-Rae Cho, Young-Hwan Park // Materials. – 2017. – 10(9), 1003. 12. Zhou, Zhi. A Smart Steel Strand for the Eval-uation of Prestress Loss Distribution in Post-tensioned Concrete Structures / Zhi Zhou, Jianping He, Genda Chen, Jinping Ou // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. – 2009. – Vol. 20, issue 16. – P. 1901–1912. 13. Алѐхин, В.К. Канатная арматура предвари-тельно напряжѐнных железобетонных конструкций (исследования и производство) / В.К. Алѐхин. – Челя-бинск: Южно-Уральское кн. изд-во, 1971. – 112 с. 14. Арматурные канаты и их применение в железобетоне / Ф.Ф. Краснов, Г.И. Пирожков, В.Г. Диаковский, Ю.М. Редько. – М.: Стройиздат, 1967. – 124 с. 15. Номерованный, Б.С. О результатах ис-следования распределения нагрузки в спиральном канате / Б.С. Номерованный // Стальные кана-ты: вып. 2: сб. науч. тр. – Киев: Технiка, 1965. – С. 223–225. 16. Гурьянов, Ю.А. Влияние межструктурно-го сдвига на прочность стальных канатов / Ю.А. Гурьянов // Сталь. – 1990. – № 10. – С. 76–79.
Kim, Jin-Kook. Effect of Design Variables on Deflected Tensile Performance of High-strength 7-wire Steel Strand for Stay Cable / Jin-Kook Kim, Jun-Mo Yang // Construction and Building Mate-rials. – 2018. – Vol. 188. – P. 40–48. 18. Гаклин, И.С. О влиянии конструкции арма-турного каната на его сцепление с бетоном / И.С. Гаклин // Новые виды арматуры: сб. науч. тр. – М.: Стройиздат, 1964. – С. 78–97. 19. Леонгардт, Ф. Предварительно напря-жѐнный железобетон / Ф. Леонгардт; пер. с нем. В.Н. Гаранина. – М.: Стройиздат, 1983. – 246 с. 20. Briere, Vincent. Dilation Behavior of Seven-wire Prestressing Strand – The Hoyer Effect / Vincent Briere, Kent A. Harries, Jarret Kasan, Charles Hager // Construction and Building Materials. – 2013. – Vol. 40. – P. 650–658. 21. Михайлов, К.В. Проволочная арматура для предварительно напряжѐнного железобетона / К.В. Михайлов. – М.: Стройиздат, 1964. – 190 с. 22. Yang, Jun-Mo Transfer Length of 2400 MPa Seven-wire 15.2 mm Steel Strands in High-strength Pretensioned Prestressed Concrete Beam / Jun-Mo Yang, Hong-Jae Yim, Jin-Kook Kim // Smart Struc-tures and Systems. – 2016. – Vol. 17, issue 4. – P. 577–591. 23. Yang, Jun-Mo Transfer Length in Full-scale Pretensioned Concrete Beams with 1.4 m and 2.4 m Section Depths / Jun-Mo Yang, Jin-Kook Kim, Doo-Yeol Yoo // Engineering Structures. – 2018. – Vol. 171. – P. 433–444. 24. Dubuc, Brennan Corrosion Monitoring of Prestressed Concrete Structures by Using Topological Analysis of Acoustic Emission Data / Brennan Dubuc, Arvin Ebrahimkhanlou, Salvatore Salamone // Smart Materials and Structures. – 2019. – Vol. 28, number 5. 25. Cousins, Thomas E. Transfer Length of Epoxy-Coated Prestressing Strand / Thomas E. Cou-sins, David W. Johnston, Paul Zia // ACI Materials Journal. – 1990. – Vol. 87, number 3. – P. 193–203.
