ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

ПРЕДЕЛЬНАЯ ДЕФОРМАТИВНОСТЬ БЕТОНА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ НАГРУЖЕНИИ

Деформативность бетона под кратковременной нагруз­кой при наличии его сцепления с арматурой характеризует распределение полного усилия в железобетонном элементе по мере роста нагрузки.

Степень вовлечения арматуры в совместную работу с бетоном различна на разных уровнях нагружения и огра­ничивается некоторым предельным значением деформаций бетона, которые могут быть достигнуты к моменту потери бетоном несущей способности или нарушения сцепления с арматурой.

Нормативные документы (СНиП; СН 365-67) рекомен­дуют учитывать предельную деформативность бетона при расчете элементов железобетонных конструкций на трещино - стойкость, а в некоторых случаях также на прочность. При этом предельная деформативность принимается в сред­нем равной: при сжатии = 200-10~5, а при растяжении в*р= 15-Ю-5.

Указанные величины следует рассматривать, однако, как сугубо ориентировочные. Опыты показывают, что факти­ческие значения предельных деформаций бетона колеб­лются в довольно широких пределах в зависимости от со­става бетонной смеси, качества составляющих, скорости загружения, а также от вида напряженного состояния (осе­вое или внецентренное сжатие, изгиб, растяжение и т. д.).

Проанализируем закономерности изменения предельной деформативности тяжелых бетонов в условиях осевого сжа­тия ERq при обычных лабораторных испытаниях кратко­временной нагрузкой.

Развитие деформаций бетона с ростом нагрузки и форма кривой а — є существенно зависят от того, сохраняется
ли Постоянной в течение испытаний скорость Деформиро­вания материала ^ = const или скорость подачи нагруз-

Ки = const. В первом случае после достижения макси­мального значения напряжений на кривой сг — є обнару­живается нисходящий участок, и дальнейшее нарастание деформаций сопровождается падением величины напря­жений. Во втором случае достижение максимума напряже­ний приводит к быстрому исчерпанию несущей способ­ности бетона, так что нисходящий участок кривой зафикси­ровать, как правило, не удается.

Учитывая указанные особенности кривой сг — є, ус­ловимся в дальнейшем, что независимо от режима нагру­

Деформаций бетона соответствует максимальным напря­жениям на этой кривой. С учетом этого принципа были об­работаны результаты испытаний бетонов обычной и высокой

Прочности, полученные при условии как - J] = const [148,

155], так и = const [15, 23, 66]. В зависимости от приз­менной прочности бетона в момент испытания на график наносили соответствующие удельные значения предельной деформации єдс//?пр (Рис - 43). Видно, что между рассмат­риваемыми величинами существует достаточно тесная кор­реляционная связь (коэффициент корреляции г = 0,95), которая аппроксимируется аналитическим выражением вида:

(V.19)

Выражение(У. 19), полученное Г. Н. Писанко и Е. Н. Щер­баковым [69], свидетельствует о том, что предельные де­формации бетона при осевом сжатии є#с линейно возра­стают с увеличением /?пр. Это отмечалось также в ряде дру­гих работ [15, 23, 66, 148, 155]. Таким образом, не подтвер­ждается точка зрения, будто высокопрочные бетоны обла­дают меньшей предельной деформативностью по сравнению с бетонами обычной прочности.

Наряду с этим необходимо учитывать, что в общем слу­чае даже при одинаковом режиме нагружения зависимость
bRc = /(/?пр) носит, бероятно, неоднозначный Характер, обусловленный влиянием технологических параметров, не связанных непосредственно с прочностью бетона. Си­стематические исследования, которые позволили бы про­верить это положение, пока не проводились. Однако мож­но полагать, что аналогично упругим деформациям (см. предыдущие разделы) предельные деформации бетона

Предельная деформативность бетона при неоднородных напряженных состояниях сжатия (внецентренное сжатие, сжатие при изгибе) может существенно отличаться от ве­личин, соответствующих осевому сжатию за счет влияния соседних менее напряженных участков сжатой зоны. По некоторым опытным данным, предельные деформации сжатия в крайней фибре балок достигают (300700) 10—5, а в отдельных случаях 1000 х10~5.

Экспериментальные исследования* проведенные в ЦНИИС по специальной методике [15], показали, что наиболее напряженные волокна работают в этом случае

Рис. 44 Зависимость пре­дельных деформаций растя­жения бетона от содержа­ния крупного заполнителя в смеси, по данным

1—Каплана (раствор) [161]; 2— Каплана (бетон на щебне и гра­вий) [161]; З—Писанко и Голи­кова (бетон на щебне) [67]

В зоне нисходящего участка кривой сг — ей претерпевают поэтому значительные деформации вплоть до разрушения. Такое явление особенно сильно выражено в низкомарочных

Бетонах. Не исключено, что в этом случае характер взаи­мосвязи предельных деформаций и прочности бетона бу­дет отличен от установленного при центральном сжатии (см. рис. 43).

Аналогичным образом влияет также арматура сжатой зоны, вследствие чего предельные деформации армирован-

Пых элементов выше, чем неармированного бетона, и за­Висят от степени армирования.

Деформации бетона при растяжении едр значительно меньше по величине, чем при сжатии. Относительная пре­дельная деформация растяжения составляет, согласно опытным данным (10ч-15) • Ю-5.

Эксперименты показывают [66, 161], что на предельную растяжимость бетона в значительной мере оказывает влия­ние присутствие крупного заполнителя. По данным Капла - на [161], величина заметно уменьшается по мере уве­личения процентного содержания заполнителя (рис. 44). Из тех же данных следует, что деформации бетона, соот­ветствующие моменту появления первых микротрещин в растянутой зоне балок и при раскалывании цилиндров, близки по величине к предельным деформациям осевого растяжения (рис. 45).