6. Деформативность бетона. Виды деформаций. В бетоне различают деформации двух основных видов:

1)объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности

2) силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия сил. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации.

Силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида:

-при однократном загружении кратковременной нагрузкой,

-при длительном действии нагрузки

-при многократно повторном действии нагрузки.

Объемные деформации

Деформация бетона при набухании меньше, чем при усадке.

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, характеризуются коэффициентом линейной температурной деформации бетона

Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой

При однократном загружении бетона кратковременной нагрузкой возникают первичные (начальные) деформации бетона, которые состоят обычно из упругой и пластической составляющих. 

Небольшая доля неупругих деформаций в течение некоторого периода времени после разгрузки восстанавливается (около 10%). Эта доля называется деформацией упругого последствия. Упругие деформации бетона соответствуют мгновенной скорости загружения образца, в то время как неупругие деформации развиваются со времени.

Деформации при длительном действии нагрузки

При сжатии бетонной призмы в режиме пропорциональ­ного развития во времени продольных деформаций об­наруживается постепенное снижение сопротивления бето­на. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Свойства бетона, характеризующиеся нарастанием не­упругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона. Деформа­ции ползучести могут в 3…4 раза превышать упругие деформации. Свой­ство бетона, характеризующееся уменьшением с течени­ем времени напряжений при постоянной начальной деформации  , называют релаксацией напряжений. Ползучесть и релаксация имеют общую природу и ока­зывают существенное влияние на работу железобетонных конструкций под нагрузкой.

Деформация бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки

Многократное повторение циклов за­грузки — разгрузки бетонной призмы приводит к посте­пенному накапливанию неупругих деформаций. После достаточно большого числа циклов эти неупругие дефор­мации, соответствующие данному уровню напряжений, постепенно выбираются, ползучесть достигает своего пре­дельного значения, бетон начинает работать упруго.

Такой харак­тер деформирования наблюдается лишь при напряжени­ях, не превышающих предел выносливости.  При больших напряжениях после некоторого числа циклов неупругие деформации начинают неограниченно расти.

При вибрационных нагрузках с большим числом по­вторений в минуту (200…600) наблюдается ускоренное развитие ползучести бетона, называемое виброползу­честью или динамической ползучестью.

Предельные деформации бетона перед разрушением

 Это предельная сжимаемость  и предельная растяжимость  . Зависят от:

• прочности бетона;

• класса бетона;

• состава бетона;

• длительности приложения нагрузки.

7. Модуль деформаций и мера ползучести бетона. Начальный модуль упругости бетона при сжатии – это величина, соответствующая тангенсу угла наклона касательной к функции диаграммы , проходящей через начало координат (рис.)

Eb=σb/εel или Eb=tgα₀

Модуль касательных деформаций бетона при сжатии – это величина, соответствующая тангенсу угла наклона касательной к кривой деформаций в любой заданной точке (рис.) .

E_b^A=tgα₁

Для расчёта железобетонных конструкций используют модуль упругопластичности (секущий модуль) бетона при сжатии E_b^’ – это величина, соответствующая тангенсу угла наклона секущей, проходящей через начало координат и точку на диаграмме полных деформаций (рис.).

E_b^’ =tgα₂

Рис. Схема для определения модулей деформаций в бетоне

Если выразить одно и то же напряжение через упругие деформации и полные деформации ε_el+ε_pl, то получим

σb= ε_el· E_b^’= (ε_el+ε_pl) · E_b^’

Коэффициент пластичности бетона равен

λ= ε_pl /( ε_el+ε_pl )

Коэффициент упругопластической деформации бетона равен

ν=ε_el /( ε_el+ε_pl )

Используя (2.11) и (2.12) получим зависимость между секущим и начальным модулями (2.14)

E_b^’ =ν· E_b

Коэффициент упругопластической деформации можно выразить через коэффициент пластичности:

ν=ε_el /( ε_el+ε_pl )=1-λ

Для идеально упругого материала пластические деформации малы, т.е. ε_pl ->0, ν=1.

Для идеально пластического материала упругие деформации малы, т.е. ε_pl ->8, ν=0.

Зависимость между напряжениями и деформациями ползучести выражаются мерой ползучести Cb. Используя формулы (2.11), (2.12), (2.14), получим:

ε_b =σb/ E_b^’ =σb/(ν· E_b)

ε_pl=λ· ε_b=λ/ν· σb/ E_b=φ· σb/ E_b =Cb· σb

где φ=λ/ν.

Мера ползучести Cb= ε_pl /σb зависит от класса бетона и его начального модуля деформаций. Мера ползучести – это удельная деформация ползучести.