3.1.7Динамическое упрочнение, длительная прочность и выносливость бетона.
Диаграмма
при сжатии бетона в зависимости от
скорости загружения (
).
3.1.8Деформации бетона. Деформации бетона при первичном кратковременном загружении. Влияние скорости загружения. Упругие и пластические деформации.
Бетон является упруго-пластическим материалом, поэтому общие деформации бетона складываются из упругих и пластических. Причем пластические свойства бетона проявляются уже при весьма малых уровнях напряжений и становятся заметны уже при напряжениях в пределах 30-40% от временного сопротивления. Упругие деформации подчиняются закону линейной деформируемости (закону Гука), в то время как пластические деформации в значительной мере нелинейно зависят от напряжений и сильно возрастают при приближении напряжений в бетоне к временному сопротивлению – в этом случае пластические деформации могут в несколько раз превышать упругие.
В соответствии с результатами экспериментов для проявления пластических деформаций необходимо значительное время, в связи, с чем при достаточно быстром приложении нагрузки пластические деформации не успевают проявиться, и бетон деформируется линейно упруго, подобно другим упругим материалам.
В случае если бетон претерпел некоторые пластические деформации, при быстрой разгрузке бетон будет деформироваться линейно, однако при медленной разгрузке часть пластических деформаций будет возвращаться, причем некоторая часть этих пластических деформаций будет возвращаться и после полной разгрузки. Данный эффект называется упругим последействием.
Общая зависимость между напряжениями и деформациями в бетоне.
3.1.9Ползучесть бетона.
С течением времени деформации в бетоне могут возрастать без увеличения внешней нагрузки. Данное свойство материалов называется ползучестью.
Ползучесть – способность бетона к увеличению деформаций без изменения внешней нагрузки.
Стоит отметить, что ползучесть свойственна не только бетону, но и многим пластикам, льду, а также металлам при повышенных температурах и другим материалам.
В бетоне ползучесть проявляется как при сжатии, так и растяжении. В большинстве случаев ползучесть является отрицательным фактором, однако в ряде случаев ползучесть можно считать полезным свойством – например, ползучесть может приводить к увеличению трещиностойкости и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях.
Численно ползучесть бетона может характеризоваться двумя показателями:
Коэффициент ползучести. Коэффициентом ползучести называется отношение деформаций ползучести к упругим деформациям. Таким образом, если мы говорим, что коэффициент ползучести равен 2,0, то это означает, что деформации ползучести вдвое превышают упругие, а полные деформации, следовательно, втрое превысят упругие.
Мера ползучести.
3.1.10Релаксация напряжений в бетоне.
Релаксация – способность бетона к уменьшению напряжений при постоянной деформации.
Релаксация и ползучесть имеют единую природу, т.е. при постоянных напряжениях происходит увеличение деформаций бетона (явление ползучести), а при постоянных деформациях происходит уменьшение напряжений в бетоне (явление релаксации).
3.1.11Влияние ползучести на перераспределение усилий между бетоном и арматурой.
Деформации ползучести бетона в зависимости от:
а – скорости начального загружения;
б – времени выдержки под нагрузкой t
и напряжений
.
3.1.12Усадка и набухание бетона, и их влияние на работу железобетонных конструкций.
Усадка и набухание:
1 – бетона;
2 – железобетона.
Деформации усадки образцов:
а – бетонного;
б – железобетонного.
3.1.13Деформации бетона при многократно повторяющейся нагрузке.
Диаграмма при многократном повторном нагружении образца
3.1.14Предельные деформации бетона при сжатии и растяжении.
3.1.15Модуль деформации бетона. Начальный модуль упругости бетона. Модуль полных деформаций. Модуль упругопластичности бетона.
К определению модуля деформации бетона
Начальный модуль упругости бетона – отношение напряжений в бетоне к деформациям, вызванным данными напряжениями при напряжениях близких к нулю или столь быстром загружении, что пластические деформации не успевают проявиться в заметной мере. Геометрически начальный модуль упругости бетона определяется по диаграмме как арктангенс угла наклона касательной к оси абсцисс в точке с координатами (0;0).
Модуль полных деформаций – отношение напряжений в бетоне к полным деформациям (сумме упругих и пластических деформаций) вызванных данным напряжением. Геометрически модуль полных деформаций определяется по диаграмме как арктангенс наклона секущей к оси абсцисс в любой точке диаграммы.
Модуль упругопластичности бетона – отношение приращений напряжений в бетоне к приращению деформаций, вызванных данным изменением напряжений. Геометрически начальный модуль упругости бетона определяется по диаграмме как арктангенс угла наклона касательной к оси абсцисс в любой точке диаграммы. Примечательно, что в отличие от начального модуля упругости и модуля полных деформаций, данный модуль упругопластичности бетона может быть и отрицательной величиной (на ниспадающей ветви диаграммы).