Модуль деформации бетона: что это такое, способы его определения

6. Модуль деформации бетона и мера ползучести.

Начальный модуль упругости Е_В бетона при сжатии – это величина, соответствующая мгновенному загружению.Геометрически – это тангенс угла наклона прямой упругих деформаций.

Модуль полных деформацийбетона при сжатиисоответствует полным деформациям, включая ползучесть. Это переменная величина. Геометрически – это тангенс угла наклона касательной к кривой в точке с заданным напряжением.

Для расчёта железобетонных конструкций используют модуль упругопластичности (секущий модуль).Это тангенс угла наклона секущей, проходящей через начало координат и любой точки, заданной на диаграмме.

Если мы выразим одно и то же напряжение через упругие деформациии полные деформации, то получим,

— коэффициент пластичности

–коэффициент упругопластичной деформации бетона

следовательно .

.

Для идеально упругого материала , для идеально пластического материала.

Зависимость между напряжениями и деформациями ползучести выражаются мерой ползучести .

где .

Мера ползучести зависит от класса бетона и его модуля упругости.

7. Реологические свойства бетона.

Усадка — уменьшение бетона в объеме при твердении в обычной среде.

Набухание — увеличение бетона в объеме при твердении вводе.

Ползучесть — свойство бетона, характеризующее нарастание неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях.

Релаксация — уменьшение с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации.

Если испытываемый образец загрузить по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через некоторое время), то получим ступенчатую линию. Деформации, измеренные сразу, являются упругими. При достаточно большом числе ступеней загружения зависимость σ

Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо с какой скоростью Vбыло получено напряжениеσ_b1, конечные деформации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковые.

С ростом напряжений ползучесть увеличивается.

Многократное повторение циклов загрузки — разгрузки приводит к постепенному накапливанию ε_pl. После достаточно большого числа циклов неупругие деформации, соответствующие данному уровню напряжений, выбираются, ползучесть достигает своего предельного значения, бетон начинает упруго работать ().

При больших напряжениях неупругие деформации неограниченно растут, и бетон разрушается.

8. Предельные деформации бетона.

Предельная сжимаемость

растяжимость

Cувеличением класса бетона предельные деформации падают, с увеличением длительности приложения нагрузки – возрастают.

14

Модуль деформации бетона

Главная » Статьи » Модуль деформации бетона

7.

Начальный модуль упругости бетона при сжатии соответствует лишь упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении или при напряжениях . Он определяется в соот­ветствии с законом Гука как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций к оси абсцисс (рис. 1.11), т.е.

где р = 1 МПа — масштабно-размерный коэффициент.

Обычно определяется из специальных опытов на призмах при низком уровне напряжений (), когда бетон можно рассматривать как упругий материал.

При действии на бетон нагрузки, при которой , хотя бы в течение нескольких минут, в связи с развитием пластических деформаций (включая ползучесть) модуль полных деформаций бе­тона становится величиной переменной.

Для расчёта железобетонных конструкций пользуются сред­ним модулем деформаций или модулем упругопластичности бетона, представляющим собой тангенс угла наклона секущей, проведённой через начало координат и точку на кривой с заданным на­пряжением, к оси абсцисс, т. е.

Начальный модуль упругости бетона при растяжении по аб­солютной величине принимается равным , то есть , а

где vt = 0,15 — значение коэффициента упругопластичности бетона при растяжении в момент, предшествующий разрушению.

Значения модуля сдвига бетона G принимают по установленной в теории упругости зависимости

Подставив в неё начальный коэффициент поперечной деформации бетона ν=0,2, получим .

ЛЕКЦИЯ 3

Арматура для железобетонных конструкций

1. Назначение арматуры и требования к ней

2. Виды арматуры

3. Физико-механические свойства арматурных сталей

4. Классификация арматуры по основным характери­стикам. Сортамент арматуры

5. Сварные арматурные изделия

6. Соединения арматуры

1. Назначение арматуры и требования к ней

Под арматурой понимают отдельные стержни или целые каркасы, которые располагаются в массе бетона в соответствии со статиче­ской схемой работы конструкции.

Арматура в железобетонных конструкциях используется пре­имущественно для восприятия растягивающих усилий. Но иногда арматуру применяют и для усиления сжатого бетона (например, в колоннах), а также для восприятия температурных и усадочных на­пряжений.

Арматура для железобетонных конструкций должна удовлетво­рять следующим требованиям:

2. Виды арматуры

Многообразие видов железобетонных конструкций определяет необ­ходимость применения широкой номенклатуры арматурных сталей.

Для изготовления арматуры используют конструкционные стали обычно с содержанием углерода не более 0,65%, так как стали с более высоким содержанием углерода плохо свариваются.

Арматура классифицируется по функциональному назначению и способу изготовления по четырём признакам.

1. По технологии изготовления арматуру делят на: стержневую го­рячекатаную, термомеханически упрочненную и механически упрочненную в холодном состоянии (холоднодеформированную).

2. По форме наружной поверхности арматура бывает гладкая и пе­риодического профиля.

3. По способу применения: арматура, которую укладывают в кон­струкцию без предварительного напряжения, называется ненапрягаемой, арматура, которую при изготовлении конструкции предва­рительно натягивают — напрягаемой.

4. Арматура, устанавливаемая в железобетонных конструкциях по расчёту, называется рабочей. Площадь её поперечного сечения опре­деляется расчётом элементов конструкций на различные нагрузки и воздействия. Её главное назначение — восприятие растягивающих усилий в сечениях. Поэтому она располагается в растянутой зоне вдоль линии действия этих усилий, т. е. перпендикулярно к воз­можному направлению трещин.

Арматура, устанавливаемая по конструктивным или технологи­ческим соображениям, называется монтажной или распределитель­ной (в плитах). Она обеспечивает проектное положение рабочей ар­матуры в конструкции и более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры. Кроме того, мон­тажная арматура может воспринимать обычно не учитываемые рас­чётом усилия от усадки бетона, изменения температуры конструк­ции и т. п. Она может также выполнять роль рабочей при транспор­тировании и монтаже конструкции.

studfiles.net

1.1.7. Модуль деформаций бетона

Начальный модуль упругости бетона при сжатии () соответствует лишь упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении или при напряжениях . Он определяется, в соот­ветствии с законом Гука, как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций к оси абсцисс (рис. 16), т.е.:

(1.18)

где ρ = 1 МПа – масштабно-размерный коэффициет.

Рис. 16. Схема для определения модуля деформаций бетона:

1 – упругие деформации; 2 – секущая; 3 – касательная; 4 – полные деформации

Обычно определяется из специальных опытов на призмах при низком уровне напряжений (), когда бетон можно рассматривать как упругий материал, или, если известна кубиковая прочность бетона, то по различным эмпирическим формулам. Так для тяжёлого бетона естественного твердения

. (1.19)

Значение при тепловой обработке бетона снижается на 10%, при автоклавной – на 25%.

При действии на бетон нагрузки, при которой , хотя бы в течение нескольких минут, в связи с развитием пластических деформаций (включая ползучесть) модуль полных деформаций бе­тона становится величиной переменной.

Для расчёта железобетонных конструкций пользуются сред­ним модулем деформаций или модулем упругопластичности бетона, представляющим собой тангенс угла наклона секущей, проведённой через начало координат и точку на кривой с заданным на­пряжением, к оси абсцисс, т. е.

(1.20)

Зависимость между и можно установить, если выразить по (1.18) и (1.20) одно и то же напряжение в бетоне через упругие деформации и полные деформации

(1.21)

где v = – коэффициент упругопластичности бетона. Значение v при сжатии изменяется от 1 (при упругой работе бетона) до 0,15 (в момент, предшествующий разрушению бетона при очень длитель­ном загружении).

Начальный модуль упругости бетона при растяжении по аб­солютной величине принимается равным , т.е. , а

(1.22)

где vt = 0,15 – значение коэффициента упругопластичности бетона при растяжении в момент, предшествующий разрушению.

Значения модуля сдвига бетона G принимают по установленной в теории упругости зависимости

Подставив в неё начальный коэффициент поперечной деформации бетона ν = 0,2, получим .

1.2. Арматура для железобетонных конструкций

1.2.1. Назначение арматуры и требования к ней

Под арматурой понимают отдельные стержни или целые каркасы, которые располагаются в массе бетона в соответствии со статиче­ской схемой работы конструкции.

Арматура в железобетонных конструкциях используется пре­имущественно для восприятия растягивающих усилий. Но иногда арматуру применяют и для усиления сжатого бетона (например, в колоннах), а также для восприятия температурных и усадочных на­пряжений.

Арматура для железобетонных конструкций должна удовлетво­рять следующим требованиям:

studfiles.net

8.5.3. Модуль упругости и деформации бетона при

КРАТКОВРЕМЕННОМ НАГРУЖЕНИИ

Деформации бетона при приложении нагрузки зависят от его состава, свойств составляющих материалов и вида напряженного состояния. Диаграмма сжатия бетона имеет криволинейное очертание, причем кривизна увеличивается с ростом напряжений (рис. 6.4).

С увеличением прочности бетона уменьшается его деформация и кривизна диаграммы . Низкопрочные бетоны имеют даже нисходящую ветвь диаграммы сжатия. Однако на этом участке сплошность материала уже нарушена, в нем возникают микроскопические трещины, отслоение отдельных частей. В железобетонных конструкциях арматура связывает отдельные части бетона в единое целое и для частных случаев расчета конструкций необходимо учитывать нисходящую ветвь диаграммы сжатия бетона.

На характер нарастания деформаций под действием нагрузки влияют также скорость ее приложения, размеры образца, температурно-влажностное состояние бетона и окружающей среды и другие факторы. Деформация бетона включает упругую, пластическуюи псевдопластическуючасти (рис. 6.4):

Соотношение между ними зависит от состава бетона, использованных материалов и других факторов. Величина пластической и псевдопластической частей возрастает с увеличением длительности нагрузки, понижением прочности бетона, увеличением водоцементного отношения, при применении слабых заполнителей.

О деформативных свойствах бетона при приложении нагрузки судят по его модулю деформации, т. е. по отношению напряжения к относительной реформации, вызываемой его действием. Чем выше модуль деформации, тем менее деформативен материал. Поскольку диаграмма сжатия бетона криволинейна, то его модуль деформации зависит от значений относительных напряжений, постепенно понижаясь с их увеличением (рис.6.5), причем тем больше, чем ниже марка бетона. Обычно определяют либо начальный модуль деформации бетона Ео, когда преобладают упругие деформации, либо модуль деформации при определенном значении, например при= 0,5.

На практике используют эмпирические зависимости модуля деформации от различных факторов. Для расчета железобетонных конструкций важна зависимость модуля деформации при можно определить по формуле:

,

где R– прочность бетона.

В действительности модуль деформации может заметно отличаться от средних значений. В табл. 6.2 приведены значения модуля деформации при сжатии некоторых видов бетона, показывающие большое влияние на него технологических факторов.

Важное значение для расчета конструкций и оценки их поведения под нагрузкой имеют величины предельных деформаций, при которых начинается разрушение бетона, По опытным данным, предельная сжимаемость бетона изменяется в пределах 0.0015…0,003, увеличиваясь при повышении прочности бетона.

Предельную сжимаемость бетона можно также увеличивать, применяя более Деформативные компоненты и обеспечивая достаточно надежное сцепление между ними.

Предельная растяжимость бетона составляет 0,0001…0,0015, т.е. примерно в 15…20 раз меньше его предельной сжимаемости.

Предельная растяжимость повышается при введении в бетон пластифицирующих добавок, использовании белитовых цементов, уменьшении крупности заполнителей или при применении заполнителей с высокими деформативными свойствами и сцеплением с цементным камнем.

studfiles.net

6. Модуль деформации бетона и мера ползучести.

Начальный модуль упругости ЕВ бетона при сжатии – это величина, соответствующая мгновенному загружению.Геометрически – это тангенс угла наклона прямой упругих деформаций.

Модуль полных деформацийбетона при сжатиисоответствует полным деформациям, включая ползучесть. Это переменная величина. Геометрически – это тангенс угла наклона касательной к кривой в точке с заданным напряжением.

Для расчёта железобетонных конструкций используют модуль упругопластичности (секущий модуль).Это тангенс угла наклона секущей, проходящей через начало координат и любой точки, заданной на диаграмме.

Если мы выразим одно и то же напряжение через упругие деформациии полные деформации, то получим,

— коэффициент пластичности

–коэффициент упругопластичной деформации бетона

следовательно .

.

Для идеально упругого материала , для идеально пластического материала.

Зависимость между напряжениями и деформациями ползучести выражаются мерой ползучести .

где .

Мера ползучести зависит от класса бетона и его модуля упругости.

7. Реологические свойства бетона.

Усадка — уменьшение бетона в объеме при твердении в обычной среде.

Набухание — увеличение бетона в объеме при твердении вводе.

Ползучесть — свойство бетона, характеризующее нарастание неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях.

Релаксация — уменьшение с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации.

Если испытываемый образец загрузить по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через некоторое время), то получим ступенчатую линию. Деформации, измеренные сразу, являются упругими. При достаточно большом числе ступеней загружения зависимость σb – εbстановится плавной кривой.

Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо с какой скоростью Vбыло получено напряжениеσb1, конечные деформации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковые.

С ростом напряжений ползучесть увеличивается.

Многократное повторение циклов загрузки — разгрузки приводит к постепенному накапливанию εpl. После достаточно большого числа циклов неупругие деформации, соответствующие данному уровню напряжений, выбираются, ползучесть достигает своего предельного значения, бетон начинает упруго работать ().

При больших напряжениях неупругие деформации неограниченно растут, и бетон разрушается.

8. Предельные деформации бетона.

Предельная сжимаемость

растяжимость

Cувеличением класса бетона предельные деформации падают, с увеличением длительности приложения нагрузки – возрастают.

studfiles.net

Смотрите также

• Строительные бетонные блоки
• Марка бетона для ленточного фундамента
• Как вычислить объем цемента из бетона
• Модификаторы бетона
• Бетон м350 характеристики
• Бетон теплоизоляционный
• Бетонные блоки 20х20х40
• Водоотталкивающая пропитка для бетона
• Какой бетон нужен для фундамента забора
• Температурные швы в бетоне на улице
• Плотность бетона в25

Модуль упругости бетона

Модуль упругости бетона – это показатель жесткости бетона, который является хорошим показателем прочности.

При более высоком значении модуля упругости бетон может выдерживать более высокие нагрузки и становиться хрупким. Как правило, бетон имеет модуль упругости в диапазоне от 30 до 50 ГПа.

В последние годы нормы проектирования определяют требуемый минимальный модуль упругости бетона. Цель состоит в том, чтобы ограничить чрезмерную деформацию и раскачивание в высоких зданиях.

Старин и напряжение всегда связаны. Одно вызывает другое. Деформация также может возникать по другим причинам, помимо приложенного напряжения.

Например, деформации ползучести и усадки.

Величина деформации усадки и ползучести того же порядка, что и упругая деформация при нормальном диапазоне напряжений. Вот почему при расчете деформации бетонного элемента необходимо учитывать все виды деформации.

1. Выражение для модуля упругости бетона

2. Является ли бетон эластичным материалом?

3.1. Статический модуль упругости

3.2. Динамический модуль бетона

Выражение для модуля упругости бетона, рекомендованное IS 456:2000:

E _c = 5000 √f 90 036 ск

где ф _ck – характеристическая прочность бетона.

Эластичность – это свойство материала, благодаря которому материал восстанавливает свою первоначальную форму при снятии нагрузки.

Да. Бетон является в определенной степени эластичным материалом, т. е. при малых напряжениях.

Бетон представляет собой гетерогенный многофазный материал, поведение которого зависит от упругих свойств и морфологии составляющих его материалов. Таким образом, кривая напряжения-деформации не совсем соответствует закону Гука.

Компоненты бетона, т. е. цементное тесто и заполнители, при индивидуальном воздействии нагрузки показывают почти линейную зависимость между напряжением и деформацией.

Цементный тест имеет более низкий модуль упругости, чем заполнитель. Поведение бетона находится где-то посередине обоих

Статический модуль упругости бетона определяется как наклон кривой напряжения-деформации при одноосном растяжении или сжатии.

Когда мы испытываем образец бетона на растяжение или сжатие, наблюдается следующая зависимость между напряжением и деформацией.

Модуль упругости Юнга можно применять только к линейной части кривой напряжения-деформации. Когда кривая для бетона не является прямой ни в одной точке, модуль упругости определяется по касательной, проведенной к кривой в начале координат. Это называется начальный модуль касательной .

Но это дает удовлетворительный результат только при низком значении напряжения. Это не имеет практического значения, поскольку применимо только к очень малым изменениям нагрузки, при которых учитывается касательный модуль.

Деформация образца зависит от скорости нагружения. Поэтому трудно провести различие между упругой деформацией и деформацией ползучести. Для простоты понимания любую деформацию, возникающую при нагружении, называют упругой, а любое последующее увеличение деформации — ползучести.

Модуль упругости бетона, который включает обе деформации, называется Секущим модулем или модулем хорды. Это общий модуль упругости бетона. Он определяется наклоном линии, соединяющей заданную точку кривой с началом кривой.

Модуль секущей является статическим модулем, поскольку он определяется на испытательном образце.

Секущий модуль уменьшается с увеличением напряжения. Поэтому необходимо упомянуть напряжение, при котором определяется секущий модуль.

Динамический модуль упругости бетона отражает прогрессивные изменения состояния образца бетона. Изменение можно наблюдать, определяя основную резонансную частоту образца на соответствующих этапах исследования.

Civil Wale

Оставить комментарий / Строительные материалы / Автор Редакционная коллегия

Увеличение объема песка из-за присутствия воды называется набуханием песка. Это происходит из-за образования тонкого слоя воды между частицами песка, который раздвигает частицы песка. Набухание песка зависит от: Влажности песка Крупности песка Влияние …

Набухание песка Подробнее »

Оставить комментарий / Гражданское строительство, Мнение / Автор Конни Стивенс

Оглянитесь на пару десятилетий назад; и вы обнаружите, что компьютерное черчение или САПР в гражданском строительстве считались дорогостоящей технологией, а не необходимостью. Но сегодня вы не найдете ни одного инженера-строителя, у которого нет опыта или подготовки в области САПР. В настоящее время начинающие инженеры-строители записываются на программу «Архитектура и САПР», чтобы получить…

Важность САПР в гражданском строительстве Подробнее »

Оставить комментарий / Мнение / Автор Редакционная коллегия

День инженера в Индии отмечается 15 сентября в честь одного из величайших инженеров-строителей Индии. Сэр Мокшагундам Висвесервая (М.В.) служил Индии в качестве инженера-строителя, администратора, советника и государственного деятеля. Его вклад в национальное строительство огромен. В честь его вклада в день его рождения отмечается День инженера в Индии. Значение …

С Днем инженера 2021 Подробнее »

Оставить комментарий / Бетон, Стройматериалы / Автор Редакционная коллегия

Бетон состоит из цемента, крупного заполнителя, мелкого заполнителя, добавок и воды. Чрезмерное содержание ила в песке (мелкий заполнитель) вредно для прочности и долговечности бетона.

Как определить содержание ила в песке? Подробнее »

Оставить комментарий / Гражданское строительство / Автор Стеван Лукич

Для тех, кто уделяет пристальное внимание строительной отрасли, 2021 год стал годом инноваций. В этой статье мы подводим итоги крупнейших инноваций, которые изменили строительную отрасль в этом году, давая нам представление о тенденциях, которые мы можем увидеть в будущем на большем количестве строительных площадок. 1. 3D-печать 3D-печать …

Топ-10 инноваций строительной отрасли в 2021 году Подробнее »

3 комментария / Цемент / По Астха Шарма

Цемент является наиболее часто используемым строительным материалом, обладающим как адгезионными, так и когезионными свойствами, благодаря чему он может склеивать и связывать частицы твердого вещества в компактную прочную твердую массу. Цемент в основном подразделяется на две категории в зависимости от механизма затвердевания и схватывания.