2.4. Модули деформаций бетона.

При математическом описании закона деформирования бетона под нагрузкой используют 2 модуля бетона:

 Модуль упруго-мгновенных деформаций E_b (начальный модуль упругости) – определяется на этапах нагружения до 0,3R_b и является исходной величиной для характеристики упругих свойств бетона (определения секущего модуля продольных деформаций бетона). Геометрически он определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций (рис. 2.7):

Eb =  tgo = ,		(2.5)
где  – масштабно размерный коэффициент, МПа.
b b 1 2 3 4 b b o 1  el pl	Рис. 2.7. Схема для определения модуля деформации бетона (1 – упругие деформации; 2 – секущая; 3 – касательная; 4 – полные деформации).

 Модуль упругопластичности бетона E*_b (секущий модуль деформаций) – наиболее часто используется в расчетах железобетонных конструкций, интерпретируемый геометрически как тангенс угла наклона секущей в точке на кривой _b – _b с заданным напряжением (рис. 2.7):

E*b =  tg1= .

(2.6)

Взаимосвязь между начальным модулем упругости бетона и модулем упругопластичности можно установить из закона Гука:

b = Ebel = E*bb.

(2.7)

Отсюда:

E*b = Eb =   Eb.	(2.8)
где  = – коэффициент упругопластических деформаций бетона, значение которого изменяется от 1 (при упругой работе) до 0,15.

2.5. Арматура. Ее физико-механические свойства.

Назначение и классификация арматуры.

Назначение арматуры – воспринимать растягивающие усилия, а также для усиления сжатой зоны элемента.

Арматуру классифицируют:

1. по назначению на:

• рабочую (работает на восприятие усилий),

• монтажную (устанавливается для крепления основных стержней),

• конструктивную (устанавливается для восприятия дополнительных усилий, не учтенных основным расчетом);

2. по условиям применения на:

• напрягаемую,

• ненапрягаемую;

3. по характеру поверхности на:

• гладкую,

• периодического профиля (рифленую);

4. по технологии изготовления на:

• стержневую горячекатаную,

• холоднотянутую проволочную.

Стержневая горячекатаная арматура в свою очередь подразделяется на:

– арматуру, идущую в дело после проката без дополнительной обработки;

– арматуру термически упрочненную после проката;

– арматуру, упрочненную после проката вытяжкой.

В зависимости от вида поперечного сечения арматура бывает круглой гибкой (гладкой или периодического профиля) и жесткой (прокатные профили).

Классы арматурной стали.

Буквенные обозначения:

А – для обозначения стержневой горячекатаной арматуры;

В – для обозначения холоднотянутой проволочной арматуры.

Краткая характеристика классов арматурной стали.

  Стержневая арматурная сталь:

а) горячекатаная – гладкая класса А-I, периодического профиля классов А-ІI, А-ІІI, А-ІV, А-V, А-VI. В обозначении класса буква «в» употребляется для арматуры, упрочненной вытяжкой (А-ІІІ_в), а буква «с» – для арматуры специального назначения (Ас-ІІ);

б) термически и термомеханически упрочненная – периодического профиля классов А_т-ІII, А_т-ІV, А_т-V, А_т-VI. В обозначении класса арматуры с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляется буква К (например, А_т-ІVК); свариваемой – буква С (например, А_т-ІVС); свариваемой и повышенной стойкости к коррозионному растрескиванию под натяжением – буквы СК (например, А_т-VСК);

  Арматурная холоднотянутая проволока:

а) обыкновенная – гладкая класса В-I, периодического профиля класса Вр-І;

б) высокопрочная – гладкая класса В-II, периодического профиля класса В_р-ІІ.

  Арматурные канаты – спиральные семипроволочные класса К-7, девятнадцатипроволочные класса К-19.

Для обычных (непреднапряженных) железобетонных конструкций в качестве рабочей арматуры используют, в основном, арматуру классов А-ІІI, В-І, В_р-І. Допускается применение арматуры классов А-І и А-ІI. Для преднапряженных конструкций применяют стержневую арматуру классов не ниже А-ІІІ_в и высокопрочную проволоку и изделия из нее (канаты).

Основные требования, предъявляемые к арматуре:

1. Гарантированные минимальные показатели прочностных и деформативных свойств.

2. Арматура должна иметь хорошее сцепление с бетоном.

3. Экономичность и технологичность.

Физико-механические свойства арматуры.

Характеристики прочностных и деформативных свойств арматурной стали определяются путем стандартных испытаний образцов на осевое растяжение.

В зависимости от вида диаграммы _s – _s (рис. 2.8) при растяжении арматурные стали подразделяются на «мягкие» и «твердые». Мягкими называют стали, имеющие ярко выраженную площадку текучести (рис. 2.8 а), твердыми – не имеющими ее (рис. 2.8 б).

а s )	б s )
s u 0,2 0,02 se 0,2% 0,02% s u k y
Рис. 2.8. Диаграмма s – s при растяжении арматурной стали: а – с площадкой текучести (мягкая сталь); б – с условным пределом текучести (твердая сталь).

Для твердых сталей в связи с отсутствием на диаграмме _s – _s ярко выраженной площадки текучести вводят условный предел упругости _0,02 и условный предел текучести _0,2. Под условным пределом упругости арматурной стали понимают напряжения, при снятии которого остаточная деформация равна 0,02%; под условным пределом текучести – величину напряжения, при снятии которого остаточная деформация равна 0,2%.

Арматурные изделия.

Ненапрягаемая арматура при армировании конструкций обычно используется в виде изделий: каркасов и сеток, что позволяет индустриализировать арматурные работы и существенно снизить их трудоемкость.

Каркасы. В зависимости от способа соединения арматурных стержней каркасы бывают вязаные и сварные. Сварные плоские каркасы изготавливают из 1^го и более рабочих стержней, монтажного стержня и привариваемых к ним поперечных стержней (рис. 2.9 а). Пространственные каркасы создаются из плоских путем приваркой с помощью соединительных стержней (рис. 2.9 б).

	1 1 2 2 1 3 3 1
а)
б)
Рис. 2.9. Арматурные каркасы (а – плоские; б – пространственный, образованный из плоских с применением соединительных стержней): 1 – продольные и поперечные стержни плоских каркасов; 2 – дополнительные продольные стержни; 3 – соединительные стержни пространственного каркаса.

Сварные сетки бывают рулонные и плоские. Выполняются из арматурной проволоки 3…5 мм и стержней арматуры класса А-ІІІ 6…10 мм. Наибольший диаметр стержней продольной арматуры в рулонных сетках – 7 мм. Рабочей может быть как продольная (по направлению раскатки рулона), так и поперечная арматура. В качестве рабочей арматуры можно также использовать одновременно стержни обоих направлений. Ширина сеток ограничена размером 3800 мм, длина – массой рулона 900…1300 кг, причем длину сетки принимают по проекту, но не более 9000 мм.

Основные параметры сеток даются в следующих обозначениях (рис. 2.10):

Рис. 2.10. Сварная сетка (D – диаметр продольных стержней; v – шаг продольных стержней; d – диаметр поперечных стержней; u – шаг поперечных стержней; A – ширина сетки; L – длина сетки; c1, c2 – длина свободных концов продольных стержней; k – длина свободных концов поперечных стержней).