62. Арматура для ж/б конструкций. Механические свойства и виды арматуры.

Ж/б-искусственный материал, состоящий из бетона и арматуры, работающих совместно. Бетон работает на сжатие, на растяжение в 10-15 раз хуже, поэтому вводят стальную арматуру.

Ж/б создали как универсальный материал, служащий для изделий, способный воспринимать значительные нагрузки.

Арматура — линейно протяженные элементы в железобетонной конструкции, предназначенные для восприятия растягивающих (главным образом) и сжимающих усилий. В зданиях и сооружениях применяют стальную арматуру в виде проволоки, стержней и витых канатов.

Класс арматуры — показатель, характеризующий ее механические свойства согласно требованиям соответствующих стандартов, обозначаемый буквой S и числом, соответствующим нормативному сопротивлению арматуры в МПа (Н/мм²) (например, S240).

Основными характеристиками арматуры являются её прочность и деформативность.

Арматурные стали:

-«мягкие», имеющие площадку текучести,

-«твердые», для кот. Установлен условный предел текучести σ_0,2

В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует применять арматуру классов S240, S400 и S500.

По способу производства арматура может быть горячекатаной, термомеханически упрочненной и холоднодеформированной. Требования к механическим свойствам арматуры регламентируются соответствующими стандартами.

Нормативное сопротивление арматуры f_yk(f_0,2k) — наименьшее контролируемое значение физического или условного предела текучести, равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению, равному 0,2 %. Указанные контролируемые характеристики гарантируются заводами-изготовителями с обеспеченностью не менее 0,95.

Расчетное сопротивление арматуры f_yd определяют путем деления нормативного сопротивления f_yk(f_0,2k) на частный коэффициент безопасности по арматуре _{s ,} принимаемый равным 1,1 для стержневой и 1,2 ¾ для проволочной арматуры.

В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует применять стержни и канаты классов S800, S1200, S1400.

63. Деформация бетона под нагрузкой, усадка, ползучесть бетона.

Силовые деформации подразделяются на три вида

1) от однократного нагружения кратковременной нагрузкой

2) от нагружения длительной нагрузкой

3) от действия многократной повторной нагрузки.

ε_еl- упругие деформации

ε_pl - пластические деформации

ε_B= ε_еl +ε_pl - полные относительные деформации

Деформационные свойства бетона характеризуются модулем упругости.При мгновенном загружении бетон подчиняется з-ну Гука.

При ступенчатом нагружении испытуемого образца и изменении деформаций на каждой ступени дважды получим ступенчатую линию. При выдержке под нагрузкой развиваются пластич.деф-и. Они увеличиваются с ростом нагрузки. Упругие деформации соответствуют мгновенному загружению и величина их постоянна на каждой ступени. Пластические деформации зависят от скорости нагружения образца, чем больше скорость тем ниже величина пластической деформации

При длительном действии нагрузки неупругие деформации с течением времени увеличиваются.

Свойства бетона характеризуются нарастанием пластической деформации с течением времени при постоянном напряжении называются ползучестью бетона.

Упругие св-ва бетона хар-ся  (упругостью) = /

Для идеально пластических мат-ов =0, для идеально упругих =1.

Для бетона при воздействии кратковременной нагрузки =0,45, при длительном воздействии =0,1…0,15.

Полная деформация бетона хар-ся модулем деформации.

=(d / d ) = tgα ; tgα 1 =( / + )=  E B

- начальный модуль упругости

Модуль сдвига = /2(1+ μ)

μ-коэф. Пуассона

Деформация ползучести при длительном загружении могут в 3-4 раза превысить деформации, вызванные при кратковременном действии нагрузки. И оцениваются мерой ползучести: С= / . Мера ползучести зависит от величины напряжения в бетоне.

Различают линейную и нелинейную ползучесть. Если внешняя нагрузка не превышает 40-50% от разрушающей, то ползучесть линейная, при более высоких нагрузках деформации растут значительно быстрее напряжения напряжения, существенно влияет развитие микротрещин в бетоне, возникает нелинейная ползучесть-может привести к разрушению.

График деформации ползучести

Усадкой бетона наз. Его объемное сокращение при твердении на воздухе. При твердении бетона в воде происходит увеличение объема-набухание.

Арматура оказывает тормозящее действие на усадку бетона, что приводит к возникновению начальных напряжений , возник-их до того, как к конструкции будут приложены внешние нагрузки. В арматуре-сж. Напряжения, в бетоне-растяг., поэтому при достаточно большом содержании арматуры в бетоне могут возникать усадочные трещины. Отрицательное влияние усадки может быть снижена уходом за бетоном устройством деформационных швов

=0.00015-при растяжении, =0.00025-при сжатии; деформация усадки =0.0003…0.0005. Деформация усадки м.б. уменьшена благодаря повышению плотности бетона, уменьшению в/ц отношению, применению безусадочных и расширяющихся цементов.

В предворительно напряженных конструкциях усадка приводит к потерям предворительных напряжений. Кроме усадки, вследствие сцепления бетона и арматуры при продолжительном воздействии нагрузки ползучесть приводит к перераспределению напряжения м/д арматурой и бетоном. В ненапряженном состоянии Эл-ов с течением времени напряжения в бетоне уменьшаются, а в арматуре увеличиваются, оказывая влияние на работу Эл-ов. Например в коротких центрально сжатых элементах ползучесть оказывает положительное влияние, снижая напряжение в бетоне и обеспечивая более полное использование прочностных характеристик арматуры. Однако в гибких элементах ползучесть увеличивает эксцентриситеты, снижая несущую способность. В изгибаемых элементах ползучесть приводит к увеличению прогибов и потерям напряжений в преднапряженных конструкциях.