2.3. Сопротивление бетона растяжению

С определенным допущением, при выполнении инженерных расчетов прочность бетона на растяжение принято определять в зависимости от прочности на сжатие. В основном взаимосвязь между средней прочностью бетона на растяжение и его средней прочностью на сжатие принимают в виде:

(2.5)

где f_ctm, f_cm – соответственно средняя прочность бетона на растяжение и на сжатие;

a_r=0,3 –опытный (эмпирический) коэффициент.

Как следует из результатов исследований, принимая сравниваемость уровней коэффициента вариации при определении f_ck, f_ctk, значение нормативного сопротивления бетона растяжению составляет:

(2.6)

Учитывая сложности, возникающие при испытании образцов прямым растяжением, нормативные документы допускают контролировать прочность бетона на растяжение косвенными методами – как прочность на растяжение при изгибе (f_ct,fl) и раскалывании (f_ct,sp). При этом экспериментально установлена взаимосвязь между прочностью бетона на осевое растяжение (f_ct,ax) и его прочностью на растяжение, полученной косвенными методами:

(2.7)

(2.8)

где f_ct,sp – прочность бетона на растяжение при раскалывании образцов;

f_ct,fl – прочность бетона на растяжение при изгибе.

Вопросы для самоконтроля

1. Что представляет собой структура бетона?

2. Какие стадии диаграммы деформирования « »характеризуют процесс микротрещинообразований в структуре бетона при сжатии?

3. Какие формы образцов бетона применяют для контроля его прочности при сжатии и растяжении?

4. Как влияют размеры образцов на прочность бетона при сжатии?

5. Что означает гарантированная прочность бетона? С какой обеспеченностью она назначается?

6. Что такое «класс бетона по прочности на сжатие»?

7. Каковы основные показатели прочности бетона, и как они устанавливаются?

8. Как влияет время и условия твердения на прочность бетона?

9. Как влияют на прочность бетона длительно действующая и многократно повторная нагрузка?

10. Что такое марка бетона?

Лекция 3. Деформативные свойства бетона

3.1. Диаграмма деформирования бетона

Учитывая всю сложность проблемы, при расчетах железобетонных конструкций в качестве базовых используют прочностные и деформационные характеристики бетона, получаемые в условиях осевого кратковременного сжатия и растяжения. Учет дополнительных факторов (других видов напряженно-деформированного состояния, длительности действия нагрузки и т.д.) выполняют путем трансформаций исходных зависимостей, полученных в условиях осевого кратковременного нагружения.

В соответствии с положениями норм по проектированию железобетонных конструкций диаграмму деформирования (состояния) бетона, устанавливающую связь между напряжениями и продольными относительными деформациями бетона при кратковременном действии однократно приложенной нагрузки вплоть до установленных ее предельных значений, отвечающих разрушению бетона при однородном напряженном состоянии, следует рассматривать в качестве обобщенной характеристики механических свойств бетона (рис. 3.1, 3.2).

1 – пластины испытательной машины; 2 – опытный образец;

3 – индикаторы часового типа; 4 – контрольно-измерительное устройство, фиксирующее перемещения пластин испытательной машины

Рис. 3.1. Методика получения полных диаграмм деформирования бетона

а) схема измерения деформаций; б) общий вид образца, оснащенного индикатором часового типа.

Рис. 3.2. Общий вид диаграммы деформирования бетона

при осевом кратковременном сжатии

Большую роль при проведении испытаний играет скорость нагружения образца (рис. 3.3). Скорость нагружения нормируется соответствующими стандартами.

1 – 1 ‰/0,6 сек.; 2 – 1 ‰/мин.; 3 – 1 ‰/100 мин.;

4 – 1 ‰/7 дней; 5 – 1 ‰/700 дней

Рис. 3.3. Влияние скорости нагружения образца на форму кривой и параметрических точек диаграммы деформирования бетона при сжатии

Экспериментальные исследования показывают, что форма кривой, представляющей зависимость «напряжения–деформации» существенно зависит от кратковременной прочности бетона (рис. 3.4). Как видно из графиков с возрастанием кратковременной прочности увеличивается упругая составляющая диаграммы. Вместе с тем, вслед за достижением пиковых напряжений в бетонах с высокой прочностью следует довольно крутая нисходящая ветвь, соответствующая хрупкому разрушению материала.

1 – =30МПа; 2 – =55МПа; 3 – =70МПа; 4 – =90МПа.

Рис. 3.4. Зависимость «s_с–e_с» для бетонов разной прочности

Для математического описания базовой диаграммы деформирования бетона при сжатии, принятой в нормах необходимо иметь обоснованные значения следующих нормируемых параметрических точек:

– напряжений в пиковой точке диаграммы деформирования, соответствующих пределу кратковременной прочности бетона при осевом сжатии;

– относительной продольной деформации e_с1, соответствующей напряжениям в пиковой точке диаграммы;

– относительной продольной деформации e_cu, принятой в качестве предельной деформации бетона при сжатии, соответствующую назначенному уровню напряжения;

– среднего модуля упругости бетона Е_с.