Деформации бетона при кратковременном нагружении. Модуль упругости бетона.

Бетон как материал, не подчиняющийся закону Гука, имеет диаграмму сжатия криволинейного очертания. Известны различные варианты математического описания кривой а = /(е), в основу которых положены экспериментальные закономерности. Исследования, значительная часть которых была проведена в ЦНИИС , позволили связать характерную форму этой кривой с физическими процессами деформирования и разрушения бетона. При кратковременном возрастании статической нагрузки отклонение диаграммы сжатия от прямолинейной обусловлено преимущественно нарушением сплошности материала, вследствие перехода границы микроразрушения Rr по мере роста нагрузки и дальнейшим развитием микротрещин в бетоне. В более общем случае степень искривления диаграммы зависит также от скорости нагру-жения, поскольку наблюдаемые деформации включают определенную долю деформаций ползучести, проявляющихся частично на всех уровнях нагрузки. Поэтому даже при небольших нагрузках (в зоне так называемой линейной ползучести) обнаруживается некоторая криволинейность диаграммы . Вследствие этого модуль деформаций бетона, определяемый как тангенс угла наклона секущей к кривой а — е, не является постоянной величиной и уменьшается по мере роста напряжений. Для практических оценок пределов изменения секущего модуля под кратковременной нагрузкой необходимо располагать данными, по крайней мере, о двух параметрах кривой о — 8, начальном угле наклона этой кривой (начальный модуль деформаций) и величине деформаций, соответствующей максимуму кривой (предельная деформация под кратковременной нагрузкой). В указанном диапазоне модуль деформаций изменяется более или менее плавно. Значения обоих параметров, а также характер изменения модуля деформаций с ростом напряжений от нуля до максимальной величины существенно зависят от особенностей структуры бетона. Рассмотрим характеристики деформативной способности бетона при кратковременном нагружении (начальный модуль деформаций и величину предельной деформативности), которые наиболее часто применяются для расчетов элементов конструкций. Хотя наибольшее число экспериментальных данных в этой области получено при испытании бетонов в условиях одноосного сжатия, установленные закономерности можно с достаточным основанием использовать применительно к действию растягивающих напряжений в бетоне . В лабораторных условиях начальный модуль деформаций бетона Е = - находят при определенной величине относительного уровня напряжений в бетоне, составляющей 20—30% предела прочности опытных образцов. В этой области напряжений (и вплоть до границы) кривая, характеризующаяся зависимостью а — е, имеет незначительную кривизну, поэтому начальный модуль деформаций практически не зависит от величины напряжений. Повторным нагружением бетона в зоне невысоких напряжений до некоторой степени можно исключить влияние остаточных деформаций бетона на величину модуля. Определенную таким путем характеристику деформативности бетона с ненарушенной структурой рассматривают условно как модуль упругости (начальный модуль упругости) этого материала.