Основи розрахунку залізобетону

5. Як впливає повзучість на напруги в бетоні і арматурі?

Розглянемо схему на рис. 6. Після прикладання навантаження N бетон і арматура укоротилися на величину, відповідну відносної деформації eb (завдяки зчепленню, вони працюють спільно). У бетоні встановилося стискуюче зусилля Nb1. а в арматурі Nsc1. Потім, внаслідок повзучості, деформації виросли на величину Eп. Оскільки арматура працює практично пружно, що стискають напруги в ній з часом зростають за законом Гука на величину Dssc = eпЕs. а зусилля - на величину DNsc = DsscAs (де Аs - площа перерізу арматури), тобто Nsc2 = = Nsc1 + DNsc. Але якщо Nsc зростає, а зовнішня сила N постійна, то, значить, зусилля і напруги в бетоні падають: N = Nb1 + Nsc1 = Nb2 + Nsc2. Відбувається перерозподіл напружень: бетон частково розвантажується, а арматура додатково навантажується. При наявності в стислому бетоні попереднього напруження (попередньо натягнутою) арматури розтягують напруги в ній падають, "губляться" - звідси і термін "втрати напруг" (див. Розділ 2).

Основи розрахунку залізобетону

6. Що таке усадка бетону?

Це властивість бетону мимовільно зменшуватися в обсязі (зменшуватися в усіх напрямках) в процесі тверднення і набуття міцності в повітряному середовищі. Усадки піддається не весь бетон, а тільки цементний камінь. Зменшуючись в об'ємі, він стискає зустрічаються перешкоди (великий заповнювач, арматуру), від яких, в свою чергу, отримує реакції протидії. Отже, у перешкоджанні виникають стискають, а в цементному камені напруження розтягу. Останні призводять до появи усадочних тріщин. Чим менше захисний шар бетону і чим більше діаметр арматури, тим більше ймовірність утворення усадочних тріщин на поверхні бетону (ось, до речі, ще одна причина, чому товщина захисного шару залежить від діаметра арматури). Якщо в звичайній арматурі усадка викликає стискають напруги, то в попередньо напружених призводить до зменшення (втрат) напруг, що розтягують.

7. Чому розрізняють призмову і Кубікова міцність бетону при стисканні?

Призмова міцність Rb найбільш точно відповідає реальній міцності бетону в конструкціях, її визначають випробуванням стандартних призм розмірами 150'150'600 мм. Однак виготовлення призм вимагає вчетверо більше витрати бетону, ніж виготовлення кубів, а їх випробування - справа дуже трудомістка (багато часу забирає центрування призми на пресі) і вимагає додаткових приладів. Тому в будівельній практиці призми замінені кубами розмірами 150'150'150 мм, хоча їх міцність R на 33. 37% вище, ніж Rb (викликано це, головним чином, впливом сил тертя між плитами преса і опорними гранями куба). Rb і R пов'язані між собою емпіричної залежністю: Rb = (0,77- 0,001R) R.

8. Як можна збільшити опір бетону стиску?

Руйнування бетонних призм відбувається внаслідок поперечних деформацій, що викликають поздовжні тріщини (рис. 7, а). Якщо призму стягнути поперечними хомутами, то поперечні деформації зменшаться, поздовжні тріщини з'являться пізніше, руйнування відбудеться при більш високому навантаженні - спрацює ефект обойми. Роль зовнішніх хомутів з успіхом може виконати і поперечна (непряма) арматура у вигляді сіток або спіралей. Розтягуючись під впливом поперечних деформацій бетону, арматури пручається і сама впливає на бетон у вигляді стискають зосереджених сил поперечного напрямку (рис. 7, б).

Основи розрахунку залізобетону
Основи розрахунку залізобетону

9. У чому відмінність між марками і класами бетону по міцності на стиск?

Марка М - це середня Кубікова міцність бетона`R в кг / см2; в проектуванні залізобетонних конструкцій з 1986 р не застосовується, але в будівельній практиці, як і раніше має ходіння. Клас В - це Кубікова міцність в МПа з забезпеченістю (довірчою ймовірністю) 0,95. Як і будь-який інший матеріал, бетон володіє неоднорідною міцністю - від Rmin до Rmax. Якщо мінливість міцності представити у вигляді кривої нормального розподілу (рис. 8), де n - число випробувань, то марка М буде відповідати її вершині, а клас В чисельно відповідає 0,0764М (при коефіцієнті варіації 0,135). Наприклад, В30 приблизно відповідає М400.

10. Що таке "м'яка" та "тверда" арматурна сталь?

"М'яка" арматура (класи А-I, A-II, A-III) на діаграмі розтягування (рис. 9, а) має три головних ділянки: пружні деформації (тут діє закон Гука), майданчик плинності при напружених spl (межа плинності ) і пружно-пластичні деформації (криволінійну ділянку). При проектуванні конструкцій використовують перший і другий ділянки. Плинність стали в тій чи іншій мірі враховують в розрахунках нормальних перерізів на вигин (при слабкому армуванні, при багаторядному розташуванні арматури і т.д.), в розрахунках статично невизначених конструкцій за методом граничної рівноваги і в інших випадках. Третя ділянка в розрахунках не бере - деформації там настільки великі, що в реальних умовах вони відповідають уже руйнування конструкцій.

"Тверда", або високоміцна арматура (класи А-IV, Ат-IV і вище, B-II, Bp-II, K-7, K-19) не має фізичної межі плинності (рис. 9, б), вона деформується пружно до межі пропорційності, а далі діаграма поступово викривляється. Як кордону безпечної роботи прийнятий умовний межа плинності s02. при якому залишкові, тобто пластичні подовження складають 0,2%. У "твердих" сталей міцність вище, ніж у "м'яких", але зате менше подовження при розриві d. тобто у них гірше пластичні властивості, вони більш крихкі. "М'яка" і "тверда" сталь - поняття, зрозуміло, умовні і в офіційних документах відсутні, але вони дуже зручні в побуті, тому їх широко використовують в науково-технічній літературі.

11. Наскільки важлива величина подовжень арматури при розриві?

При малих подовженнях може статися крихке (раптове) обвалення залізобетонної конструкції, навіть при невеликих перевантаженнях: арматура розірветься, коли прогини малі, а розкриття тріщин незначно - іншими словами, коли конструкція не подає сигналів, що попереджають про свій небезпечному стані. Тому арматура будь-якого класу повинна мати величину рівномірного відносного подовження при розриві d. як правило, не менше 2%.