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 е^с = 200-10~5, а при растяжении 8*р= 15-10-5. 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 при обычных лабораторных испытаниях кратковременной нагрузкой. Выражение(У. 19), полученное Г.Н. Писанко и Е.Н. Щербаковым, свидетельствует о том, что предельные деформации бетона при осевом сжатии линейно возрастают с увеличением Rnv. Это отмечалось также в ряде других работ. 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 носит, вероятно, 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 должны зависеть, в частности, от содержания цементного теста в смеси, характеристик заполнителя, его сцепления с цементным камнем и т. д. 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. Аналогичным образом влияет также арматура сжатой зоны, вследствие чего предельные деформации армированных элементов выше, чем нормированного бетона, и зависят от степени армирования. Деформации бетона при растяжении её значительно меньше по величине, чем при сжатии. Относительная предельная деформация растяжения составляет, согласно опытным данным (Юн-15) • 10~5. Эксперименты показывают, что на предельную растяжимость бетона в значительной мере оказывает влияние присутствие крупного заполнителя. По данным Каплана, 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.