Деформативные характеристики бетона

УДК 691.328

ДЕФОРМАТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

[1]

Иркутский государственный технический университет,

664074, 3.

Проанализированы диаграммы сжатия бетона по Охарактеризована модель деформирования бетона по существующим нормам. Приведены результаты механических испытаний сжатия бетона на машине «Instron® 5989». Полученные данные были сопоставлены с данными, прописанными в . Были приняты полные диаграммы деформирования бетона, включая начальный участок и нисходящую ветвь

Ил. 3. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: бетон; деформационная модель; «Instron® 5989; анализ прочности.

NONRIGID CHARACTERISTICS OF CONCRETE

K. Grigorenko

Irkutsk State Technical University

83 Lermontov Str., Irkutsk 664074

The author analyses the charts of concrete compression according to SP 52.101.2003; describes the model of concrete deformation under existing regulations; presents the results of mechanical tests of concrete compression using the machine «Instron ® 5989." The data obtained were compared with those prescribed in code specification 52.101.2003. The complete diagrams of concrete compression were obtained including the initial portion and descending branch.

Illustrations: 3 figs. Sources: 3 refs.

Keywords: concrete; deformation model; «Instron ® 5989»; strength analysis.

Обзор и анализ экспериментально-теоретических исследований в области морозостойкости железобетонных конструкций показывает, что для оценки получаемых в испытаниях опытных данных, используются отдельные характеристики конструктивных свойств бетона . Их изменения при температурно-влажностных воздействиях являются факторами, определяющими прочность, жесткость и деформативность конструкции. При этом не учитывается то обстоятельство, что реализация прочностных и деформативных свойств бетонов зависит от конструктивных решений железобетонного элемента и условий его деформирования (свободного, стесненного или ограниченного).

Для установления всех параметров деформирования бетонов и их изменений, вызванных структурными модификациями в условиях внешних воздействий (в том числе температурно-влажностных), необходимо провести экспериментальные исследования, позволяющие получить полные диаграммы деформирования бетона, включая начальный участок и нисходящую ветвь.

Поэтому, основная задача экспериментальных исследований состояла в выборе методики, позволявшей произвести анализ прочности и деформативности бетонов по реальным диаграммам состояния сжатого бетона.

Нормами рекомендовано при расчете прочностных и деформационных характеристик железобетонных элементов использовать двухлинейную и трехлинейную диаграммы состояния бетона (рис. 1).

Рис. 1. Диаграммы состояния сжатого бетона:

а – двухлинейная модель; б – трехлинейная модель

При трехлинейной диаграмме (см. рис. 1, б) сжимающие напряжения бетона в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона определяют по формулам:

при

при

при.

Значения напряжений принимают как

,

а значения относительных деформаций :

Значение относительных деформаций принимают:

-при непродолжительном действии нагрузки

-при продолжительном действии нагрузки – по таблице [№5.6 СП 52.101.2003] в зависимости от характера нагружения и относительной влажности воздуха окружающей среды.

Исходя из технических возможностей научно исследовательской лаборатории «Испытание строительных материалов и конструкций» (НИЛ) Иркутского государственного технического университета были выполнены механические испытания опытных образцов (призм), размер последних был принят 150´150´400 мм. Все они (80 штук) изготавливались из тяжелого бетона класса В25, твердели при нормальных температурно-влажностных условиях 28 суток.

В результате анализа теоретических диаграмм, вопрос сводится к определению деформативных и прочностных характеристик реальной диаграммы состояния сжатого бетона, которая лучше описывала работу бетона при сжатии.

Испытания проводились на машине «Instron® 5989», позволявшей осуществлять нагружение в диапазоне скоростей от 0,00005 до 1016 мм/мин с точностью +/- 0.5% от чтения до 1/500 способности датчика нагрузки. Испытания осуществлялись с постоянной скоростью деформирования (0,05мм/с) с целью получения диаграмм с ниспадающей ветвью. Считается, что такие диаграммы больше всего подходят к описанию реального деформирования «волокон» бетона в конструкциях. Кроме графических зависимостей σ - e для каждого образца получали табличную запись усилий, перемещений и времени испытаний для дальнейшего численного моделирования. Призмы были предварительно отжаты до 30кН. В ходе испытаний была получена диаграмма состояния сжатого бетона (рис. 2).

Рис. 2. Реальная диаграмма состояния сжатого бетона

Исходя из задач настоящего исследования, общая деформационная модель бетона рассматривается в виде (рис. 3).

Рис. 3. Общая деформационная модель бетона

,

где– участок начального уплотнения структуры бетона, характеризующийся вогнутостью кривой s-e;

– участок преимущественно упругого деформирования до момента достижения максимума нагружения;

– ниспадающая ветвь диаграммы сжатия – зона ускоренного псевдопластического деформирования.

Принципиальной особенностью полученных экспериментальных кривых является наличие вогнутого участка кривых сжатия , (названного «зоной первоначального уплотнения структуры» или – «зубом»).

Анализ полученных диаграмм показал, что реальные деформации бетона отличаются от теоретических на 70 % (а по диаграммам сжатия бетона, полученным в результате испытаний ).

Можно предположить, что так называемый «зуб» не учитывается в диаграммах сжатия бетона существующими нормами. Этот вопрос нуждается в тщательной проработке, т. к. по полученным данным увеличение деформаций происходит именно за счет этого «зуба». Пока не понятно, что влияет на характер диаграмм (начальный участок) – изменение структуры бетона при сжатии или это результат неполного отжатия призм? На этот вопрос предстоит ответить при более точном испытании с экстензометром.

Библиографический список

1. Берг основы теории прочности бетона и железобетона. М. : Госстройиздат, 1961. – 96 с.

2. Карпенко модели механики железобетона. – М. : Стройиздат, 1996. – 226 с.

3. СП 52.101.2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М., 2004.

[1] студентка 5 курса ИАиС, e-mail: *****@***ru.

Grigorenko Kseniya, a fifth-year student of Architecture and Construction Institute, ,e-mail: *****@***ru.