Лекция 1. Формулировка понятий: Ползучесть, релаксация, усадка (стр. 1 )

Лекция 1

Формулировка понятий: Ползучесть, релаксация, усадка.

Под ползучестью понимается нарастание неупругих деформаций ὲcz в ж/б элементах нагруженных механической нагрузкой даже при постоянных напряжениях. С наибольшей интенсивностью ползучести проявляется в течение 1,5 … 2 лет. Границей линейной и нелинейной ползучести условно принимают напряжение от нагрузки 0,5 σmax где σm = Rb.

Общие деформации при сжатии бетона пд действием нагрузки, линейной ползучести и усадки запишем так: εb=εe+εcz+ε4c (1)

Для нелинейной ползучести к выражению (1) добавляются деформации от раскрытия микротрещин εczc:

Как на практике отделить деформации ползучести?
Специальные испытанием бетонных обрезков (не менее 3х) нагружения σ ≤0,5 Rb;чтобы отделить деформации усадки их замеряют на 3х других таких же обрезках что и для ползучести, но без нагрузки, чтобы отделить по выражению (1) упругие деформации образца претерпевшие ползучесть подвергают разгрузке b=0; Тогда за протекшее время от начала нагружения до разгрузки можем измерениями и вычитаниями ὲ yc определить ὲcz. Деформации ползучести. Их принято обозначать думя индексами.

На сегодняшний день в нормах С. Для учета ползучести бетона по деформациям при расчете кривизны железометонного элемента на участке без трещин модуль деформации сжатого бетона Ebl при продлжительной действии нагрузки принимается:

Еb1=Eb/(1+yb, cz) (2)

Где yb, cz –коэффициент ползучести бетона, зависит от класса бетона и относительной влажности воздуха (принимаеют по табл 4.4. для В15 может быть 2,8…5,6. Для В60 от 1 до 2.

yb, cz это отношение деформаций ползучести к величене упругих деформаций в рассмотр момент yb, cz= εcz/ εe.

В преднапряженных конструкциях ползучесть приводит к потерям напряжения в предварительно натянутой/преднапряженной/арматуре.

Релаксация – это снижение во времени первоначальных напряжённой ползучести бетона (в тех случаях когда появляются деформации бетона остаются постоянными. Например при одноостном напряженном состоянии ж/б стержней вследствие температурного передача) и др.

Усадкой называем разность между деформациями нагружения в образце и деформациями вызванными изменениями температуры и влажности (или кратно-усадкой называется сокращение объема бетона при его твердении на воздухе). К увеличению деформаций усадки ползучести приводят повышение содержания цемента и водоцементного отношения, применении е более слабых заполнителей, уменьшение влажности окружающй среды. Чем в более раннем возрасте загружения бетон, тем больше деформаций ползучести.

Величину деформаций ползучести вызванную напряженнием в 1.0 Мпа называют мерой ползучести.

Усадка бетона, ее вычисление, отделение от ползучести.

1. Качественный характер протекания усадки во времени подобен характеру протекания ползучести. Как и ползучесть затухает по времени, приближаясь асиптомически к определенному пределу. Момент затухания этих 2х явлений совпадают. Для количественного выражения усадки пользуются предельной относительной деформацией усадки αy к моменту её затухания. На практике часто принимают что предельное значение усадки αy имеет в возрасте 1-2 года.

Для процесса протекания усадки во времени может быть причиной зависимости

ау(t) = ay*(1-e-bt­).

Усадка и ползучесть могут уничтожить тот эффект на который расчитывают, применяя предварительное напряжение. Они могут вызвать появление трещин которые вызывают из-за уменьшения первоначальной площади сечения эллемента и повышая повреждаемость в сечении вызвать возрастнаие напряжений в нем и снижать запас прочности.
Например: обозначим первоначальную проектную площадь попереч сечения Ао, поврежденную Ан

Тогда сохраняется
С=Ас-Ап=Ао*(1-Ап/Ао)=Ао*(1-кп)

Предельная коэфь ползучести уoz=y*n*n2*n3

Усадки – ау=асу* n*n2*n3

Усадка цементного камня и бетона.

Типовая кривая скорости усадки (сушка). Определение максимальной относит. Деформации усадка при не этажнных условиях.

1.  «Структура и свойства цементных бетонов» , , 1979.

2.  «Усадка и ползучесть бетона. , 1984г.

3.  «Расчет жб с учетом влияния усадки и ползучести бетона». Киев 1976.

Вопросы для самопроверки:

1)  Назовите, какие негативные влияния на физико-механические свойства бетона строительных элементов вызывает усадка.

2)  Чему равна величина деформаций усадки в тяжелом бетоне? (0,0002-0,0004)

3)  При образовании трещин (предельная растяжимость) (0,0001)

Влияние водоцементного отношения и наполнительной на усадку бетона.

п+щ	εb*10-4 при В/Ц
ц	0,4	0,5	0,6	0,7
3	8	12	-	-
4	5,5	8,5	10,5	-
5	4	6	7,5	8,5
6	3	4	5,5	6,5
7	2	3	4	5

Усадка. Деформации возрастают:
1. При увеличении расхода цемента в бетонной смеси

2. При снижении относительной влажности воздуха.

3. Уменьшении размеров образца

4. Уменьшении степени армированная железобетонных эл-тв.

5. Увеличении температуры воздуха.

Опытное определение образования трещин в цементном камне от усадки:

1.  Образование трещин оценивается сравнением деформации усадки εус с передельной растяжимости бетона в заданных условиях εус ≤(0,00008 – 0.00015)

2.  εус = оценивается или в опытных условиях или по технической литературе.

εус = 0.0002…0,0004

3.  Считают, что в момент образования трещин коэф-т упругости (отношение упругих относит деформаций к полном деформация бетона) равно 0,5.

Лекция 2, 3

Влияние влажности, размеров элементов, возраста бетона на ползучесть. Предельные значения показателей ползучести. Кривые линейной и нелинейной ползучести. Аффинное подобие кривых, его использование.

I.  Контрольные вопросы по предыдущим занятиям.

Мера ползучести – что за величина?

– это деформации ползучести при напряжении 1 МПа;

– это упругие деформации при напряжении 1 МПа;

– это упругие и неупругие деформации (e=eу+ eн) при напряжении 1 МПа.

Характеристика ползучести – что это?

– это величина неупругой деформации за единицу времени;

– это деформация ползучести от момента нагружения до рассматриваемого;

– это отношение деформации ползучести к упругой деформации .

3. Деформации ползучести ecr выражается через напряжение s и меру ползучести сb,cr как . Какую цель преследует это усредненное использование меры ползучести?

– чтобы пользоваться линейной зависимостью между напряжениями и мерой ползучести, благодаря чему упрощаются расчеты элементов с учетом ползучести;

– нет никакой цели;

– случайно используется.

4. Учет какого фактора необходим в нелинейной ползучести сравнительно с линейной дополнительно?

– учет трещинообразования;

– учет неупругих деформаций;

– учет упругих деформаций.

5. Какую долю от предельных деформаций ползучести и усадки достигают за год?

– 75%;

– 55%;

– 50%.

1. Влияние влажности среды, масштабного фактор, возраста бетона при нагружении на ползучесть.

Рис. 1. Влияние влажности среды на ползучесть и усадку бетона.

Рис. 2 Влияние масштабного фактора на ползучесть и усадку бетона.

Рис. 3. Влияние возраста бетона t1 в момент загружения на ползучесть.

2. Значения предельных относительных деформаций бетона при продолжительным действии нагрузки (принимаются по СП ,табл. 56).

Характеристика ползучести , влияние влажности, масштабного фактора, возраста бетона при нагружении на ползучесть.

Таблица 5.6.

Относительная влажность воздуха среды в %	Относительные деформации бетона при продолжительном действии нагрузки
При сжатии	При растяжении
eb0×103	eb2×103	eb1,red×103	ebt0×103	ebt2×103	ebt1,red×103
Выше 75	3	4,2	2,4	0,21	0,27	0,19
40-74	3,4	4,8	2,8	0,24	0,31	0,22
Ниже 40	4,0	5,6	3,4	0,28	0,36	0,26

Коэффициенты (Характеристика) ползучести по СП ,табл. 55

Таблица 5.5.

Относительная влажность воздуха среды в %	Значение коэффициента ползучести при классе бетона на сжатие
В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Выше 75	2,8	2,4	2,0	1,8	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0
40-74	3,9	3,4	2,8	2,5	2,3	2,1	1,9	1,8	1,6	1,5	1,4
Ниже 40	5,6	4,8	4,0	3,6	3,2	3,0	2,8	2,6	2,4	2,2	2,0

Кривые ползучести, полученные при постоянных во времени напряжениях, влажности и температуре окружающей среды, именуют кривыми простой ползучести.

При продолжительном действии нагрузки модуль деформации

(3.1)

По формуле (2.10) из лекции 2получим для влажности 40-75%:

Для В15 =0,0006.

Для В60 =0,00009.

Если принять для В15 по (2.10) =0,000142

для В60 по (2.10) =0,000035

Последние значения отличаются от приводимых (при осадке корпуса 1…2 см) 0,000149 для В15 на 4,9 % для В60 0,000050 на 43%. Эта сходимость ближе, чем при использовании Еbl (различие на 75% для В15 и 80% для В60).

Для возможностей определения деформаций ползучести и усадки бетона в элементах различных размеров и возраста в момент нагружения, ползучесть в образцах при относительной влажности 50-70% эталонного размера (10…20 см)и эталонного возраста нагружения (t=28 суток) определяют с коэффициентами для этих условий h1=1; h2=1; h3=1; (а предельную характеристику ползучести для таких средних условий обозначают ). Для других условий

(3.2)

соответственно для усадки

(3.3)

, (3.4)

где h4 – поправочный коэффициент, зависящий от времени t1ус, с которого начинается учет усадки бетона (для средних условий t1 ус=0…3 суток). Этот метод ( выражения (3.2), (3.3)) был предложен

Для бетонов, подвергнутых термовлажностной обработке значения , , уменьшают на 10%.

3. Разделение линейной и нелинейной простой ползучести.

Меру простой ползучести с(s, t,t1) можно представить в виде суммы:

с(s, t,t1)= слиней( t,t1)+ снелиней(s, t,t1) (3.5)

Здесь в правой части сумма линейной и нелинейной составляющих удельной относительно деформации ползучести.

Функция сл( t,t1) определяется при уровне напряжений 0,3…0,6 построением экспериментальных кривых зависимостей с(si, t,t1).

5

с(t,t1,s)

4
3
2								2	с(t,t1)	МПа-1
1								1   0
0   0,8	0,4		0	t1   20		40		10	20	30	40	50

50

Рис.3.1 Типичные кривые удельных линейных относительных деформаций ползучести с(t,t1,s ) [3].