Значения относительных деформаций в параметрических точках диаграммы деформирования бетона при осевом сжатии

Как было показано выше, при расчетах железобетонных конструкций диаграмма деформирования (состояния) рассматривается как обобщенная характеристика механических свойств бетона. Для ее аналитического описания, а также для определения критерия наступления предельного состояния конструкции, необходимо иметь обоснованные значения относительных деформаций в параметрических точках: e_с1 – относительной деформации, соответствующей пиковым напряжениям диаграммы, и e_cu – предельной деформации бетона при сжатии.

Нормы устанавливают значения относительной деформации e_с1 в зависимости от класса бетона, соблюдая установленную тенденцию к ее возрастанию с ростом прочности материала. При этом численные значения, внесенные в СНБ 5.03.01-02 приняты с некоторым обоснованным запасом в сторону обеспечения безопасности конструкции. Особенно это характерно для высокопрочных бетонов (выше С50/60).

Если принятые в нормах численные значения относительной деформации e_с1 отражают единую тенденцию возрастания этой величины с ростом прочности бетона, то в отношении назначения предельной относительной деформации (предельной сжимаемости) e_cu у специалистов нет единого мнения. Нормы предлагают принимать предельную относительную деформацию для бетонов нормальной прочности (до С50/60 включительно) постоянной и равной e_cu = 3,5 ‰ .

Коэффициент поперечных деформаций бетона при сжатии или так называемый коэффициент Пуассона принимают равным =0,20. В случае, когда допускается образование трещин в бетоне растянутой зоны, коэффициент Пуассона принимают равным =0.

Деформации бетона при длительном действии нагрузки.

Ползучесть бетона

Опыты показывают, что если сжимающая нагрузка действует на бетонный образец длительное время, его деформация возрастает, стремясь при достаточно продолжительном нагружении (в течение нескольких лет) к некоторому пределу. Такую медленно нарастающую деформацию при неизменном (постоянном) уровне напряжений принято называть ползучестью.

Изменение величины деформаций ползучести в зависимости от скорости начального нагружения показано на рис. 3.7. В общем случае величина деформации ползучести бетона зависит от целого ряда факторов, главными из которых принято считать:

- возраст бетона в момент нагружения;

- относительный уровень напряжений, действующих на бетонный образец;

- температура и влажность окружающей среды;

- технологические параметры бетонной смеси (объемное содержание цементного камня, водоцементное отношение, активность и вид цемента, вид заполнителей, способ уплотнения и тепловой обработки);

- геометрические размеры поперечного сечения элемента.

Рис. 3.7. Изменение деформаций ползучести бетона от скорости начального загружения образца

В общем случае в качестве нормативной диаграммы деформирования бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций принято рассматривать полную идеализированную диаграмму с нисходящей ветвью, для которой значения в пиковой точке принимают равными нормативному сопротивлению бетона соответствующего класса по прочности при осевом сжатии. Переход от нормативной к расчетной диаграмме деформирования производят путем замены нормативных сопротивлений расчетными. При расчетах элементов, имеющих сечение простой геометрической формы, при усилиях, действующих в плоскости симметрии, используют упрощенные расчетные диаграммы деформирования для бетона (рис. 3.8).

1 – нормативная; 2 – расчетная.

Рис. 3.8. Идеализированные диаграммы деформирования бетона

а) полная идеализированная; б) упрощенная линейно-параболическая;

в) упрощенная двухлинейная;

Вопросы для самоконтроля

1. Как получить диаграмму деформирования « » при осевом кратковременном сжатии в виде обобщенной характеристики механических свойств бетона?

2. Какие параметрические точки диаграммы « » регламентируются нормами проектирования?

3. Как влияют на форму диаграммы « » изменения прочности бетона и скорость нагружения?

4. Какие факторы вызывают проявления объемных деформаций бетона?

5. Из каких слагаемых состоит полная деформация бетона при однократном кратковременном нагружении?

6. Что какое «модуль продольных деформаций» бетона, и какова его геометрическая интерпретация?

7. Как влияют на диаграмму деформирования бетона факторы многократно повторного и длительного нагружения?