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.