Призменная прочность бетона, прочность при растяжении, срезе и скалывании. Прочность при многократном загружении.

Прочность – способность тела сопротивляться внешним воздействиям, не разрушаясь. Существуют различные виды прочности бетона.

Кубиковая прочность. Определяется при испытании на сжатие под прессом кубов бетона, изготовленных в тех же условиях, что и конструкция. Эталонный образец – куб размером 150х150х150 мм, хранившийся при t = 20±2°С и влажности 90-100% в течение 28 сут. и испытанный в нормальных условиях (t = 20±2°С и влажность 65%). Предел прочности куба при разрушении – кубиковая прочность. Применяют кубы с другими размерами ребра (100 или 200 мм), в этом случае в расчёты вводится масштабный коэффициент:

Призменная прочность. Предел прочности призмы при разрушении принимают за призменную прочность. Определяется при испытании на сжатие призм размером 150х150х600 мм (или 100х100х400 мм), т.к. при отношении высоты призмы к ребру основания ≥4 трение на работу призмы не влияет. Призменная прочность больше соответствует прочности бетона на сжатие в реальных конструкциях ещё и потому, что форма призмы больше напоминает конфигурацию изделий или конструкций. При испытании призмы прочность определяют делением разрушающей силы на площадь. Зависимость призменной прочности от кубиковой установлена экспериментально: ;

- для тяжёлого бетона; - для лёгких (ячеистых) бетонов

Прочность при осевом растяжении. Ориентировочно можно определить по формуле Фере:

k = 0,8 – для бетона класса ≤ В25; k = 0,7 – для бетона класса ≥ В30

Призм. прочность при растяжении в 10 – 20 раз < прочности бетона при сжатии.

Прочность при срезе. ЖБК редко работают на срез, который обычно сопровождается действием продольных сил. Сопротивление срезу может возникать в шпоночных соединениях и у опор балок.

Прочность при скалывании. Сопровождается действием поперечных сил и может определяться по формуле:

,

γ – масштабный коэффициент.

Прочность при многократном загружении. Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках понимают напряжение, при котором количество циклов, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 10⁶. Эта прочность – выносливость. Прочность бетона в этом случае зависит от количества циклов, кот. характеризуется ассиметрией цикла:

4 Деформации бетона при кратковременном и длительном загружении. Ползучесть бетона и релаксация напряжений. Усадка бетона.

При загружении бетона кратковременной нагрузкой развиваются упругие и неупругие деформации.

Упругие деформации, как правило, наблюдаются на первоначальном этапе загружения, и их величина зависит от скорости загружения. При мгновенной скорости загружения можно наблюдать только упругие деформации. Если образец загружать по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через время после выдержки под нагрузкой) получится ступенчатая линия, которую можно объединить в диаграмму (рис. 4.1)

I - при мгновенном загружении II - полные деформации при ступенчатом загружении При достаточно большом числе ступеней загружения зависимость между напряжениями и деформациями может быть изображена плавной кривой (рис.4.2).

Из диаграммы 4.2 видно, что при небольших нагружениях s _в <0,2R _в (участок О-1) бетон можно рассматривать как упругий материал; 0,2R _в <s _в <0,5R _в (участок 1-2) возникают неупругие деформации, вызванные уплотнение геля и после образования микро трещин (точка 2) рост деформации становится более интенсивнее (участок 2-3) при дальнейшем увеличении нагрузки микротрещины объединяются и образец начинает разрушаться (точка 4) напряжения в этой точке равны R _в , а деформации бетона равны (предельным); участок 4-5 нисходящей диаграммы характеризует падение сопротивления бетона и падение нагрузки. При длительном действии нагрузки пластические деформации бетона продолжают развиваться, как показывают опыты в течение 3-4 лет и более с меньшей интенсивностью. Наибольшие деформации появляются в 3-4месяца действия нагрузки.

Участок О-1 - упругие деформации - при загружении кривизна диаграммы зависит от скорости загружения образца; участок 1-2 характеризует рост пластических деформаций за время выдержки при постоянном загружении. Прирост пластических деформаций постепенно затухает, а их величина стремится к предельному значению. Свойство бетона, характеризующееся нарастанием пластических деформаций при длительном действии нагрузки, называется ползучестью бетона. Эти деформации (силовые) могут в 3-4 раза превышать упругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Если деформации ползучести нарастают свободно, то напряжения в бетоне остаются величиной постоянной. Когда ползучесть ограниченна или стеснена, то напряжения в бетоне уменьшаются. Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформативности называется релаксацией напряжений. Ползучесть и релаксация имеют общую природу, обусловленную структурой бетона и, оказывают влияние на работу ЖБК. Опыты показали, что, независимо с какой скорость было достигнуто напряжения, конечные деформации ползучести будут с течением времени одинаковыми. Различают линейную и нелинейную ползучесть. Линейная ползучесть имеет место при s _в <0,5R _в, которая обусловлена главным образом уплотнением геля, при этом происходит перераспределение напряжений под нагрузкой с гелевой структуры на цементный камень и заполнитель. При s _в >0,5R _в возникают микротрещины и нарушается линейная зависимость и наступает нелинейная ползучесть. Для количественного определения деформации ползучести при сжатии вводят понятия меры ползучести C_t - представляет собой относительную деформацию ползучести в момент времени t соответствующей приращению ползучести и характеристики ползучести w_t - отношение деформации ползучести в момент времени t к мгновенной деформации.