Файл: Пахомов, В. А. Бетон и железобетон в гидротехническом строительстве.pdf

Прочность бетона при срезе и скалывании можно определять по эмпирическим формулам:

При длительном действии нагрузки бетон разрушается при меньших напряжениях, чем временное сопротивление при крат-

Рис. 11. Зависимость прочности бетона от характеристики цикла.

ковременной нагрузке. По экспериментальным данным предел длительного сопротивления бетона составляет около 0,85 от пре­ дела прочности различных видов напряженного состояния.

Многократно действующая нагрузка (до нескольких миллио­ нов раз) снижает прочность бетона в зависимости от характери­ стики цикла

Предел прочности бетона при действии многократно повторя­

ющейся нагрузки называют пределом выносливости бетона Яв • Кривая прочности бетона в зависимости от характеристики цик­ ла многократно действующей нагрузки показана на рис. 11.

Упруго-пластические свойства

Деформации бетона могут быть разделены на две группы:

1) деформации, возникающие при действии внешней нагрузки, которые можно подразделить на деформации при однократном действии кратковременной нагрузки и деформации при много­ кратном и длительном действии нагрузки, связанные со свойством ползучести;

2) деформации, происходящие без действия внешних нагру­ зок, а обусловливаемые присущими бетону свойствами изменять свой объем под влиянием изменения температуры, влажности окружающей среды, внутренних процессов и т. п.

При однократном загружении образца кратковременной на­ грузкой возникают первичные (начальные) деформации бето­ на, которые даже при малых напряжениях состоят из двух ча­ стей (рис. 12)

40

После разгрузки упругие деформации восстанавливаются пол­ ностью, а пластические — частично (около 10%) через некото-

Рис. 12. Зависимость между деформациями и напряжениями в бетоне:

рое время (еуп— деформации упругого последействия). Осталь­ ная часть деформации носит название остаточной. Основываясь на законе Гука, формулы модуля упругости Е6, упруго-пластич-

ности (деформаций) Е6 и коэффициентов упругости v и пластич­ ности А,'запишутся:

£ ; = v£6 = ( l - X ) £ 6.

Модуль упругости изменяется в зависимости от напряжений, возраста и длительности действия нагрузки (рис. 13). Его мож­ но определять по эмпирическим формулам в зависимости от марки:

по формуле Графа

1,7 +

41

по формуле Роша

Рис. 13. Зависимость модуля упругости от напряжений, воз­ раста и длительности действия нагрузки:

а — изменение модуля упругости в зависимости от величины напря­ жений; б — рост модуля упругости с течением времени без нагруз­ ки; в — изменение модуля упругости при длительном действии на­ грузки.

или в общем виде

где Ет, SK— постоянные числовые коэффициенты, которые из­ меняются в пределах £т =470000ч-700000 и SK= = 150-300.

Заслуживает внимания формула, предложенная Е. Н. Щерба­ ковым:

Е3— модуль упругости заполнителя; РТ— весовое содержание цементного теста в долях по весу.

Зависимость (26) имеет смысл, так как она учитывает свой­ ства заполнителя п, бетона R , содержание вяжущего, и ее мож­ но применять для бетонов на крупном и мелком заполнителях.

При многократном действии нагрузки происходит накопление пластических деформаций и при достижении предельных вели­ чин наступает разрушение элемента. Момент разрушения зави­ сит от относительной величины действующих напряжений и характеристики цикла (рис. 14).

%пр

Циклы нагружения бетонных одращоб

Предельные деформации бетона при осевом сжатии, по дан­ ным опытов, находятся в пределах 0,8—3 мм на 1 м. Среднюю относительную деформацию сжатия бетона (предельную сжи­

маемость) принимают равной ебр=0,002. Предельные деформа­ ции сжатия при изгибе значительно выше, достигая 3—5 мм на 1 м. Предельная растяжимость бетона в 15—20 раз меньше его предельной сжимаемости и составляет 0,1—0,15 мм па 1 м. При влажном хранении образцов растяжимость увеличивается. С по­ вышением прочности и плотности бетона повышается и его пре­ дельная растяжимость.

Ползучесть

Свойство бетона претерпевать неупругие деформации при дли­ тельном действии нагрузки получило название ползучести. Дли­ тельное напряженное состояние может быть обусловлено как внешней нагрузкой, так и усадкой, температурными изменения­ ми и другими факторами.

На величину деформаций ползучести оказывают влияние мно­ гие факторы: величина напряжений, возраст в момент загружения, длительность.действия нагрузки (рис. 15), технология изго­ товления бетона и др.

Ползучесть различают линейную и нелинейную в зависимо­ сти от уровня напряжений. Линейная ползучесть предусматри­ вает линейную зависимость между напряжениями и деформа­ циями.

Для количественной оценки деформаций линейной ползучести бетона можно принимать одну из следующих величин: характе­ ристику ползучести (р^, меру ползучести Ct , коэффициенты пла­ стичности Kt и упругости v ,= l—Kt.

Характеристика ползучести — безразмерная величина и равна

43

мера ползучести имеет размерность см2/кГ и определяется

Коэффициенты пластичности и упругости выражаются через характеристику или меру ползучести:

где еп( — относительная деформация ползучести к моменту вре­ мени t\

во — относительная упругая (мгновенная) деформация в момент загружения;

£ 0— модуль упругой (мгновенной) деформации, кГ/см2, в момент загружения.

44