Усадка бетону в залізобетонних конструкціях

В бетонних конструкціях деформації усадки є вільними деформаціями

Рис.26.

Деформації усадки бетону в залізобетонних конструкціях приблизно в 2 рази менші, ніж в бетонних, тому що арматура стримує вільну деформацію усадки.

З урахуванням фактору зчеплення арматури з бетоном, в арматурі проявляються напруження стиску. В бетоні розвиваються пластичні деформації, а в арматурі - пружні.

Рис.27. Графіки усадки

1 – деформація бетонного зразка;

2 – деформація залізобетонного зразка.

Початковий напружено-деформований стан впливає на подальшу роботу ЗБК при дії навантаження. Усадка викликає перерозподіл напружень між бетоном та арматурою. Знижує тріщиностійкість. В арматурі виникають напруження стиску, в бетоні – розтягу. Такий стан може бути як корисним, так і не бажаним. Тому виникає необхідність визначення рівня початкових напружень в бетоні та арматурі від усадки бетону.

Середні напруження в бетоні

(0)

(1)

- деформації усадки бетонного зразка

- деформації залізобетонного зразка

Зважаючи на те, що є пружними деформаціями, то в арматурі виникають напруження стиску.

σ_s = E_s (2)

Запишемо рівняння рівноваги зусиль в елементі, які виникають в арматурі та бетоні під впливом усадки.

σ_s^. А_s = ^. А (3)

А_s - площа арматури;

А - площа бетонного перерізу.

Звідси

σ_s = ^. ; (4) де .

Підставимо в (1) величини деформацій, виражені через напруження

(5)

Після перетворень

; ;

Напруження стиску в арматурі:

.

При збільшені кількості арматури, напруження розтягу від усадки збільшуються і коли вони досягають R_bt в бетоні появляються тріщини.

Напруження в бетоні розподіляються нерівномірно, тому за конструктивними вимогами відстань між арматурними стержнями не повинна перевищувати 400 мм.

П овзучість бетону в залізобетонних конструкціях

Повзучість – це лінійні деформації бетону, викликані дією постійного навантаження в часі.

Вчені звернули увагу на вплив повзучості і зміну НДС в стиснутих елементах на початку ХХ століття.

Проф. Каліфорнійського університету Девіс з американською комісією з вивчення залізобетонних колон дійшли висновку, що при дії постійного навантаження в стиснутих елементах відбувається відчутний перерозподіл напружень між арматурою та бетоном.

Наприклад:

Колона має процент армування μ=1,5%. Протягом 20 тижнів (5 місяців) була завантажена навантаженням ~ 170 кН.

Напруження в арматурі за цей час збільшились з 47 до 146 МПа (приблизно в 3 рази).

Напруження в бетоні з 4,5 МПа зменшились до 2,9 МПа (приблизно в 1,5 рази).

Висновок:

Арматура є внутрішнім пов’язом, що перешкоджає вільним деформаціям повзучості.

Процес перерозподілу з часом припиняється.

Враховуючи рівність деформацій в арматурі та бетоні можемо записати напруження стиску

(1)

Відповідно

Es (2)

Враховуючи, що

, а

рівняння (2) запишемо таким чином

(3)

Рис.28.

Рівняння рівноваги зовнішнього навантаження та внутрішніх зусиль

(4)

Звідси напруження в бетоні

(5)

Коефіцієнт пружних деформацій ν з часом зменшується і залежить від відношення σ_b/R_b.

Аналізуючи (5) можна зробити висновок: з часом напруження в бетоні зменшуються, а в арматурі збільшуються.

К коротких залізобетонних елементах з урахуванням повзучості повністю використовується міцність бетону та арматури.

В позацентрово стиснутих залізобетонних елементах повзучість бетону збільшує початковий ексцентриситет, а це в свою чергу зменшує несучу спроможність.

В згинальних елементах повзучість призводить до збільшення деформацій та зниження тріщиностійкості.

Вплив температури на залізобетонні конструкції

Розрізняють:

- область нормальних температур до 50^оС;

- область підвищених температур до 50÷200^оС;

- область високих температур > 200^оС.

Враховуючи деяку розбіжність коефіцієнтів температурних деформацій α_bt та α_st зміна температури викликає власні напруження в залізобетоні.

Зміни температур в залізобетонних конструкціях можуть бути досить значними і з метою їх зменшення влаштовують температурно-усадочні шви.

Корозія залізобетону

Три основні види корозії бетону.

Корозія залізобетону залежить від його щільності та рівня агресії середовища

- При недостатній щільності бетону та впливу ________ вода вимиває складову цементного каменю гідрат окису кальцію Са(ОН)₂;

- Вплив кислих газів, розчинів кислот, сіркокислих солей;

- Вплив сульфатів – (в порах і капілярах бетону накопичуються малорозчинні солі, що приводить до руйнування структури бетону).

Захист від корозії

- Підвищення щільності;

- Збільшення товщини захисного шару;

- Застосування спеціальних домішок до бетону;

- Покриття поверхні - фарбами;- бітумами;- полімерами.

Автор проф. «Львівської політехніки» М.Тульє, 1890 р

Дата добавления: 2014-01-20