Диаграммы деформирования

Деформативность бетона

В бетоне принято различать деформативность двух видов:

а) объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, набухания, расширения (физико-химического или температурного);

б) силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия усилий; силовым продольным деформациям соответствуют вполне определенные поперечные деформации (коэффициент Пуансона). Коэффициент Пуансона = 0.2, когда образуются трещины в растянутой зоне = 0.

Объемные деформации: усадка и набухание.

Усадка – объемное сокращение бетона, происходящее при взаимодействии цемента с водой, изменении влажности цементного камня и карбонизации бетона. Усадку бетона следует рассматривать как свойство микроструктуры твердеющего цементного камня.

Силовые деформации

Бетон работает подобно упругому телу только в небольшом диапазоне напряжений или при «мгновенном» (очень быстром) нагружении. В бетоне помимо упругих, развиваются неупругие или пластические деформации.

Силовые относительные деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности действия подразделяют на:

а) относительные деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой;

б) относительные деформации при длительном действии однократно приложенной нагрузки;

в) относительные деформации при многократно повторяющемся действии нагрузки.

Характеристикой упруго-пластических свойств бетона является его модуль деформаций, устанавливающий зависимость между и .

Модуль упругости бетона выражается тангенсом угла наклона секущей в точке

Учитывая нелинейную связь между и обычно при определении модуля продольных деформаций используют:

– мгновенный модуль полных деформаций

– модуль упругости

– начальный модуль упругости

При расчетах железобетонных конструкций диаграмма деформирования рассматривается как обобщенная характеристика механических свойств бетона. Для ее аналитического описания необходимо иметь обоснованные значения относительных деформаций в параметрических точках:

– относительные деформации, соответствующие пиковым напряжениям диаграмм;

– предельные относительные деформации бетона при сжатии.

Значение относительных деформаций в параметрических точках в зависимости от вида диаграмм приводится в таблице СНБ, причем вид диаграммы может быть:

– параболической

– линейно-параболической

– двухлинейной

Нормы предлагают принимать предельную относительную деформацию для бетонов нормальной прочности (до С ⁵⁰/₆₀ включительно) постоянной и равной =3.5%, а для бетонов более высоких классов рассчитывать по формулам, приведенным в таблице СНБ.

Деформации бетона при длительном действии нагрузки.

Ползучесть бетона

Если сжимающая нагрузка действует на бетонный образец длительное время, его деформация возрастает, стремясь при достаточно продолжительном нагружении (несколько лет) к некоторому пределу. Такую медленно нарастающую деформацию при неизменном уровне напряжений принято называть ползучестью.

Диаграммы деформирования бетона при нелинейных расчетах конструкций

Диаграммы (нормативные и расчетные) деформирования при сжатии.

В качестве нормативной диаграммы деформирования бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций принято рассматривать полную идеализированную диаграмму с нисходящей ветвью, для которой значения напряжений в пиковой точке принимают равным нормативному сопротивлению бетона () соответствующего класса по прочности при осевом сжатии.

Параметрические точки диаграммы деформирования () определяют:

– либо по расчетным зависимостям;

– либо по таблицам норм.

При расчетах элементов по прочности при действии продольных сил и изгибающих моментов, действующих в плоскости симметрии сечения, полные расчетные диаграммы деформирования используют редко (так как существенно усложняются математические вычисления и незначительно увеличивается точность конечного результата). Поэтому используют упрощенную диаграмму деформирования для бетона.

– линейно-параболическую с горизонтальными участками;

– билинейную, состоящую из двух линейных участков;

– прямоугольный блок (жесткопластическая модель для бетона).

Диаграммы деформирования бетона при осевом растяжении

Диаграммы деформирования бетона при осевом растяжении не включены ни в один нормативный документ. Так как расчетные методы, принятые в нормативных документах, основаны на допущении о том, что сопротивление бетона, расположенного в растянутой зоне сечения, не учитывается в расчетах.

Диаграмма деформирования напоминает диаграмму деформирования бетона при сжатии, однако существенные различия наблюдаются как в описании нисходящей ветви, так и в зависимостях, по которым рассчитываются значения относительных деформаций в параметрических точках.

Диаграммы деформирования бетона как обобщенная характеристика его механических свойств

В соответствии с положением норм по проектированию железобетонных конструкций диаграмму деформирования (состояния) бетона, устанавливающую связь между напряжениями и продольными относительными деформациями бетона при кратковременном действии однократно приложенной нагрузки вплоть до ее предельных значений, отвечающих разрушению бетона при однородном напряженном состоянии, следует рассматривать в качестве обобщенной характеристики механических свойств бетона.

Методика: опытный образец, оснащенный измерительными приборами, предназначенными для регистрации продольных деформаций, необходимо поместить в испытательную машину, создающую осевую нагрузку.

, (где – усилие на пресс, – площадь образца)

, (где – база, – абсолютное укорочение базовой длины образца).

На диаграмме 2 участка:

– восходящая ветвь (описывается до предела кратковременной прочности бетона);

– нисходящая ветвь,

где – относительные деформации в пиковой точке; = 1, т.е. напряжения равны пределу кратковременной прочности.

– предельные относительные деформации бетона, соответствующие устойчивому деформированию сечения конструкции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: