Модуль упругости и модуль деформации бетона в чем отличие

Обновлено: 10.05.2024

При проектировании строительной конструкции стоит задача спрогнозировать ее поведение при заданных нагрузках и внешних условиях. Бетон воспринимает значительные усилия, поэтому важный этап расчета — определение деформаций и прогибов при статическом нагружении.

В расчете железобетонных конструкций по второй группе предельных состояний применяют физическую величину, называемую модулем упругости бетона, или модулем Юнга. Он характеризует свойства твердого вещества в зоне упругих деформаций.

Понятие модуля упругости

Все твердые тела при возрастании нагрузки подвержены деформациям. Причем сначала изменения носят обратимый характер, а их зависимость от приложенных усилий — линейная.

Тело восстанавливает размеры и форму после прекращения внешнего воздействия. Здесь применяется закон Гука, где абсолютное сжатие или удлинение прямо пропорционально приложенной силе с коэффициентом пропорциональности, равным модулю упругости.

С ростом нагрузки тело вступает в фазу необратимых изменений, где деформации носят неупругий пластичный характер. В этой зоне удлинение или сжатие образцов при испытаниях происходят без значительного увеличения внешней силы.

В дальнейшем бетонный образец реагирует на усилия нелинейно — деформации растут без увеличения нагрузки. Это — зона ползучести. Связи внутри материала разрушаются, конструкция теряет прочность.

В рыхлых непрочных смесях присутствует стадия псевдопластических деформаций, когда с уменьшением нагрузки изменения размеров нарастают. Появляются отслоения, трещины и другие деструкции тела бетона.

Последующее увеличение усилий растяжения или сжатия приводят к полному разрушению образца.

Линейная зависимость между напряжением и деформациями в фазе упругости выражается формулой:

где E — модуль упругости (Па);

ε_пред — относительная деформация, т.е. отношение абсолютного удлинения к начальному размеру (∆l/l₀).

Модуль упругости определяют опытным путем. При испытаниях строят диаграмму зависимости деформаций от усилий, прикладываемых к образцу. Тангенс угла кривизны на участке упругих изменений размеров и есть искомая величина. Значения для разных классов и марок бетона занесены в таблицы.

Зная E и действующие усилия, рассчитывают упругие абсолютные деформации бетона в конструкции по формуле:

где σ — напряжение, равное отношению внешней силы к площади сжатой или растянутой зоны сечения (P/F).

Чем больше модуль упругости, тем меньшие деформации при нагрузках испытывает материал. Значения E варьируются от 19 до 40 МПа*10 -3 .

От чего зависит модуль упругости бетона?

Упругие свойства бетона зависят от факторов:

качества и объемного содержания заполнителей;
класса материала;
температуры воздуха и интенсивности радиоактивного излучения;
влажности среды;
времени воздействия нагрузки;
условий твердения смеси;
возраста бетона;
армирования.

Заполнители

Бетон представляет собой конгломерат из двух составляющих — цементного камня и заполнителей. В неоднородной структуре возникает сложное напряженное состояние. Более жесткие частицы воспринимают основную часть нагрузки, а вокруг пор и пустот образуются участки с поперечными растягивающими усилиями.

Крупный заполнитель, обладая высоким модулем Юнга, увеличивает упругие свойства бетона. Мелкие пылеватые частицы, поры и пустоты снижают их.

Класс бетона

Чем выше класс материала, т.е. больше его прочность на сжатие и плотность, тем лучше он сопротивляется деформирующим нагрузкам. Наиболее высоким модулем упругости обладает бетон В60 — 39,5 МПа*10 -3 , минимальный показатель у композита класса В10- 19 МПа*10 -3 .

Температура и радиация

Повышение температуры окружающей среды, интенсивности солнечной радиации приводят к уменьшению упругих свойств и росту деформаций. Связано это с увеличением внутренней энергии бетона, изменению траекторий движения молекул в твердом теле, линейному расширению материала, и, как следствию, усилению пластичности.

Разницу не учитывают при колебаниях в пределах 20°С. Большие температурные изменения существенно влияют на деформацию бетонных конструкций. В таблице СП 63.13330.2012 указаны величины модулей упругости в зависимости от температуры.

Влажность

Колебания влажности воздуха приводят к изменению упругих свойств материала. В расчетах применяют коэффициент ползучести φ. Чем больше содержание водяных паров в окружающей среде, тем ниже показатель и соответственно меньше пластические деформации конструкции.

Примечание: Относительную влажность воздуха принимают по СП 131.13330.2012 как среднемесячную влажность самого теплого месяца года в регионе строительства.

Время приложения нагрузки

Модуль упругости зависит от времени действия нагрузки. При мгновенном нагружении конструкции деформации пропорциональны величине внешних сил. При длительных напряжениях величина E уменьшается, изменения развиваются по нелинейной зависимости и суммируются из упругих и пластичных деформаций.

Условия набора прочности

При проведении испытаний замечено, что у бетона естественного твердения модуль упругости выше, чем при обработке материала пропариванием при атмосферном давлении или в автоклавных установках.

Это объясняется тем, что изменение условий набора прочности приводит к образованию большего количества пор и пустот из-за неравномерного температурного расширения объема, ухудшения качества гидратации цементных зерен. Такой бетон обладает более низкими упругими свойствами по сравнению с затвердевшим в нормальных условиях.

Возраст бетона

Свежеуложенный бетон набирает прочность в течение 28 суток. Но даже по истечении этого времени материал при нагрузке обладает одновременно упругими и пластическими свойствами. Наибольшей твердости он достигает примерно через 200-250 суток. Показатель E в этом возрасте максимальный, соответствующий марочной прочности.

Армирование конструкций

Для восприятия растягивающих и сжимающих усилий в железобетон помещают каркасы или сетки из арматуры классов АI, AIII, А500С, Ат800, а также из композитов или древесины.

Применение армирования увеличивает упругость, прочность конструкции на сжатие и на растяжение при изгибе, препятствует образованию усадочных и деформационных трещин.

Способы определения

Модуль упругости бетона определяют:

механическим испытанием образцов;
неразрушающим ультразвуковым методом, основанным на сравнении скорости распространения волн в существующей конструкции и испытанном образце с заданными характеристиками.

Механический способ

Исследование первым методом проводят согласно ГОСТ 24452-80. Изготавливают образцы с сечением в виде квадрата или круга с соотношением высоты к диаметру (ширине), равным 4.

Образцы сериями по три штуки выбуривают, высверливают или выпиливают из готовых изделий, либо набивают формы согласно ГОСТ 10180-78. До начала испытаний призмы или цилиндры выдерживают под влажной тканью.

Для определения модуля упругости бетона используют прессы со специальными базами для измерения деформаций. Они состоят из приборов, расположенных под разными углами к граням образца. Индикаторы крепят к стальным рамкам или приклеенным опорным вставкам.

Если испытания проводят для конструкций, работающих при повышенной влажности или высокой температуре, выполняют специальную подготовку по ГОСТ 24452-80.

Испытания проводят по схеме:

Образцы с индикаторами помещают под пресс, совмещая ось заготовки с центром плиты оборудования. Величину разрушающей нагрузки назначают, исходя из марочной прочности бетона.
Нагрузку увеличивают постепенно, ступенями по 10% от разрушающей. Выдерживают интервалы 4-5 минут.
Доводят усилие до 40-45% от максимального. Если программа не предусматривает другие требования, приборы снимают. Дальнейшее нагружение проводят с постоянной скоростью.
Производят обработку результатов для каждого образца при нагрузке, равной 30% от разрушающей. Все данные заносят в журнал испытаний.

На основе исследований можно судить о начальном модуле упругости бетона. Эта величина характеризует свойства материала при нагрузке, в пределах которой в образцах возникают обратимые изменения. Показатель обозначается как E_b, его значение для каждого класса бетона внесено в таблицы строительных норм и маркировку изделий.

Так, модуль упругости бетона В15 естественного твердения составляет 23, а подвергнутого тепловой обработке 25 МПа*10 -3 .

Величина модуля упругости бетона для классов В20, В25, В30, В35 и В40 равна 27, 30, 32,5, 34,5 и 36 МПа*10 -3 . В пропаренных конструкциях она соответствует 24,5, 27, 29, 31 и 32,5 МПа*10 -3 .

Ультразвуковой способ

Применяется для исследования конструкций без их локального разрушения. При повышенной влажности такой метод определяет модуль упругости с погрешностью 15-75%, так как скорость распространения ультразвуковых колебаний в водной среде возрастает.

Чтобы избежать ошибок при измерениях, разработан метод определения модуля Юнга с учетом влажности бетона. Он основан на опытных испытаниях серий образцов с различной водонасыщенностью.

Нормативные и расчетные значения сопротивления бетона получают, используя корректирующие коэффициенты с учетом условий работы конструкции. Методика расчета описана в СП 63.13330.2012.

Ввиду большого числа сломаных копий как на форуме, так и за его пределами хочу узнать среднюю температуру по больнице, а именно, кто, где (город), как и на основании чего благополучно и без дополнительных вопросов или с ними прошел экспертизу с расчетами ж/б конструкций, а именно?

1. Как и на основании чего назначался модуль упругости ж/б конструкций при расчете по 1ПС:

1.1 Беру начальный для всех конструкций (стены, колонны, плиты, балки)
1.2 Беру согласно статьи А.С. Залесова и др. "Учет физической нелинейности. ", а именно: снижаю только для плит к=0,8.
1.3 Беру согласно СП 52-103-2007, а именно: снижаю для вертикальных конструкций на к=0,6, для плит к=0,3.
1.4 Ваш вариант?

2. Случаются ли ситуации что эксперт:
2.1 Строго требует применять начальный модуль упругости при расчете по 1ПС? На что при этом ссылается (например говорит что СП52-103-2007 не обязателен к применению или что этот СП по его мнению крайне некорректен или еще чего)?
2.2 Строго требует снижать модуль упругости при расчете по 1ПС? На что ссылается (например на статью Залесова или действующий СП52-103-2007, хоть тот и не обязателен, но. или еще что)?

3. Уточняете ли после расчета по 1ПС жесткости элементов, для последующего уточнения усилий для 1ПС? Если да, то каким образом?

Да. В замечаниях госэксперт пишет "или снижайте модули согласно СП 52-103-2007, или проводите нелинейный расчет всего каркаса"

В замечаниях госэксперт пишет "или снижайте модули согласно СП 52-103-2007, или проводите нелинейный расчет всего каркаса"

Делаю по СП 52-103-2007 чтобы экспертиза не докапывалась. В принципе, кроме деформаций не особо влияет на результаты, так что пофигу

Очень смелое утверждение. В среднем при снижении модуля упругости для изгибаемых элементов (плиты, балки) происходит снижение пиковых значений теоретического армирования.

И еще, если внимательно читать СП 52-103-2007 раздел 6.2, то следует обращать внимание на то, что в рамках указанного СП расчет следует вести с использованием линейных и нелинейных жесткостей ж/б элементов (п.6.2.4). Расчет по указанному СП ведется многостадийный. (см. п.6.2.5) - на первой стадии расчета (армирование ж/б элементов неизвестно) нелинейную работу элементов рекомендуется учитывать путем понижения их жесткостей с помощью условных обобщенных коэффициентов. На последующих стадиях (уже получено и принято конструктивное армирование элементов) необходимо выполнять уточняющий (поверочный) расчет с уточненными значениями жесткостей элементов, определенных с учетом армирования, образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре. Поэтому расчет в одну стадию с снижением модуля упругости бетона дает не совсем корректный результат (ИМХО).
На мой взгляд, данный метод неплох для предварительного расчета при оценках прогибов изгибаемых ж/б элементов, при поверочном расчете на особое сочетание - аварийные ситуации (при карстовых провалах, взрывных воздействиях), где главное что бы не произошло разрушение и ширина раскрытия трещин не так важна (можно сказать вообще не важна).
Поскольку точной методики определения уточненных значений жесткостей элементов, определенных с учетом армирования, образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре я для себя не вывел, то предпочитаю в запас прочности расчет вести с полным (начальным) модулем упругости бетона.

P.S. да и еще при конструировании (опять же ИМХО) по результатам расчета увеличиваю теоретическое армирование на 15% - см. п.8.1.3 СП 63.13330.2012 - либо в противном случае надо контролировать по каким усилиям произведен подбор армирования.

В НДМ в ексель калькуляторе сделал n итераций. Схождение контролирую вручную. Знаю, что можно иначе, речь не об этом.

В каждой итерации назначаю Е - начальный модуль упругости.
Правильно ли это ?
Какой Е правильно назначать для каждой итерации ? Начальный или по какой-либо формуле (меняющийся) ?

На первой итерации задается начальный модуль упругости. Для каждой последующей итерации берется секущий модуль упругости, это отношение напряжения к деформациям на предыдущей итерации.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Просто по нормам СП 63 там Е начальное. Я так прочитал, что на всех итерациях. Нормы недоговаривают ?

Авторам норм лень приводить алгоритм решения систем нелинейных уравнений. Даже в примитивнейшем случае центрального растяжения при не слишком большой нагрузке возможны два разных состояния равновесия - до трещины в бетоне (работают бетон и арматура) и после (работает только арматура); к какому из них должен сходиться алгоритм? Возможны ли аналогичные раздвоения решений при изгибе? Или там бесконечное количество решений, и нужно выбирать худшее? Возможно, это задача на поиск глобального минимума несущей способности - такие алгоритмы в библиотеках тоже есть, они сложнее одиночного решения системы. Короче, надо на эту задачу математиков натравить, а то есть шанс пропустить что-нибудь интересное.

Просто по нормам СП 63 там Е начальное. Я так прочитал, что на всех итерациях. Нормы недоговаривают ?

Может быть дают слишком общие сведения по расчету. Я разбирался с НДМ по книжке Пецольд Т.М. "Железобетонные конструкции. Основы теории, расчета и конструирования", раздел 6.3. Написано все довольно понятно. Книжка по белорусским нормам, но сам метод расчета интернациональный, он везде одинаков. Нужно только применить нормативные диаграмм для материалов из СП63.

----- добавлено через ~2 мин. -----

- конечно нет. Есть зависимость сигма-эпсилон, по ней надо брать. Итерации для того и итерации, что в них всё меняется. (Непонятно зачем использовать Е, когда есть зависимость сигма-эпсилон).

Вообще-то да. Если тупо следовать букве норм, то начальный модуль упругости для каждой элементарной площадки все равно будет множится на к-т приведения его к секущему согласно диаграмме, либо вообще на ноль для расянутого бетона.

Решить нелинейную систему с возможно неединственным решением - это математика. А быстрый и устойчивый алгоритм - программирование. Не всегда решение "в лоб" работает быстро и правильно.

Например, в задачах динамики простой шаговый метод идет вразнос (обычный школьный маятник в экселе строит расходящуюся синусоиду). Ситуацию спасает, например, использование средневзвешенного ускорения на длине шага, а не начального или секущего (алгоритм Ньюмарка). Это правильный алгоритм. И даже его ухитряются улучшать - в новых версиях скада к нему прикрутили еще один управляющий коэффициент.

Иногда упрощение в математике дает неправильную физику в расчете. Например, у подпорной стенки максимум коэффициента прегрузки соответствует нулевому давлению грунта. А попытка посчитать в Экселе устойчивость откоса через стандартный пакет анализа (поиск минимума функции многих неизвестных) находит примеры линий скольжения, по которым неустойчива горизонтальная поверхность грунта, если пользоваться разными упрощенными версиями формул с вертикальными отсеками из учебников по грунтам. Из инженерной интуиции такие ответы не следуют.

Как минимум, итерационный процесс сходится к одному решению. Как убедиться, что оно - худшее из альтернативных? В задаче на растяжение ведь точно бывает два разных ответа, и от выбора начального приближения зависит, куда итерации вырулят. Я даже не уверен, что выполнение всех уравнений равновесия обеспечивается единственной схемой деформаций - это все надо исследовать.

Не припоминаю решения таких систем уравнений в курсе высшей математики в университете. И не понимаю методику. Если мы заменим напряжения, деформации, площади и прочие физические величинами абстрактными переменными, то как решать эту систему уравнений? Почему в каждой следующей итерации корректируется какая-то конкретная переменная, а не, например, все сразу? Только понимая физический смысл, который вложен в эти переменные, мы можем решить систему уравнений. Если же заранее математически описать все эти переменные, что является константой, что изменяемой величиной и т.д. - тогда это конечно математика. Но изначальные предпосылки - физические.

для "бетона и стали" не знаю.
а вот для железобетона знаю. (как следовало бы)
если это не гидротехническое сооружение, то следовало бы учитывать возникновение и развитие трещин. как учитывать - тема шибко творческая, на диссертацию тянет.
если гидротехническое, то вообще говоря надо учитывать и гидростатику в возникшей трещине. хотя впрочем это не вполне по теме
при СССР все это учитывалось в программе "КРАК", например. (существовала для ЕС ЭВМ)
а НДМ это что?

__________________
Если не видите ответа на заданный мне вопрос, то это не значит, что ответ не был опубликован.

Какие модули-шмодули? Ясно же сказано: диаграмма состояния. Вот её и используй. Хоть 2-, хоть 3- звенную.

----- добавлено через ~5 мин. -----
Для крайней сжатой фибры бетона принимаешь максимальную деформацию (епсилон). Далее двигаешь плоское сечение пока не будет равновесие. Хоть "дихотомией", хоть "по-шагово". Напряжения определяешь по диаграмме состояния.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Из бурной дискуссии я не понял главное.
Эти Е это Енач=30 ГПа для сжатия и Енач=13 ГПа для растяжения во всех итерациях согласно СП 63 ?
Или всё-таки как Сет предложил Е1=Енач, а дальше Е=сигмаi-1 / епсилонi-1 ? И тогда вектора-коэффициенты ню по каждому кэ станут 1 во всех итерациях ?

(Ebt,red = 13125 МПа = 13125000000 Па начальный модуль упругости бетона при растяжении
Eb = 30000 МПа = 30000000000 Па начальный модуль упругости бетона при сжатии)

Что писать правильно в последующие итерации ? Какую цифру Еi ?

Конкретнее НДС - внецентренное растяжение с учётом растяжения бетона. Диаграмма бетона двухлинейная.

Виды деформаций. Под деформативностью бетона понимается изменение его формы и размеров под влиянием различных воздействий (в том числе в результате взаимодействия бетона с внешней средой).

Бетон является упруго-пластическим материалом, в котором, начиная с малых напряжений, помимо упругих деформаций, появляются и неупругие остаточные или пластические, т. е. полная деформация без учёта усадки равна:

В бетоне различают деформации двух основных видов: объёмные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки или изменения температуры, и силовые, развивающиеся главным образом в направлении действия сил. Силовым продольным деформациям также соответствуют некоторые поперечные деформации бетона; начальный коэффициент поперечной деформации бетона v равен 0,2 (коэффициент Пуассона). Причём v остаётся практически постоянным вплоть до напряжений .При этом относительная продольная деформация будет , апоперечная деформация .

Силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности её действия подразделяются на следующие три вида:

- при однократном первичном загружении кратковременной нагрузкой;

- при длительном действии нагрузки;

при многократном повторном действии нагрузки.

15Что такое обьемная деформация бетона

Объемные деформации. Деформации, вызванные усадкой бетона, изменяются в довольно широком диапазоне. Деформация бетона при набухании в 2—5 раз меньше, чем при усадке.

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, зависят от коеффициента линейной температурной деформации бетона.

18 что такое ползучесть бетона

стечением времени деформации в бетоне могут возрастать без увеличения внешней нагрузки. Данное свойство материалов называется ползучестью.

Ползучесть – способность бетона к увеличению деформаций без изменения внешней нагрузки.

Стоит отметить, что ползучесть свойственна не только бетону, но и многим пластикам, льду, а также металлам при повышенных температурах и другим материалам.

В бетоне ползучесть проявляется как при сжатии, так и растяжении. В большинстве случаев ползучесть является отрицательным фактором, однако в ряде случаев ползучесть можно считать полезным свойством – например, ползучесть может приводить к увеличению трещиностойкости и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях.

Численно ползучесть бетона может характеризоваться двумя показателями:

1. Коэффициент ползучести. Коэффициентом ползучести называется отношение деформаций ползучести к упругим деформациям. Таким образом, если мы говорим, что коэффициент ползучести равен 2,0, то это означает, что деформации ползучести вдвое превышают упругие, а полные деформации, следовательно, втрое превысят упругие.

2. Мера ползучести.

19 как определить модуль деформации бетона

Характеристикой упруго-пластических свойств бетона является его модуль деформаций, устанавливающий зависимость между напряжениями и относительными деформациями в любой точке диаграммы деформирования

Учитывая нелинейную связь между напряжениями и деформациями обычно используют при определении модуля продольных деформаций:

– мгновенный модуль полных деформаций Е_с, выражаемый тангенсом угла наклона касательной к кривой, описывающей диаграмму «s–e» в ее произвольной точке (рис. 3.6);

Рис. 3.6. К определению модуля деформаций бетона

– средний модуль упругости E_cm, выражаемый тангенсом угла наклона секущей, проходящей через начало координат (s = 0) и точку на кривой при s_е = 0,4f_cm;

– начальный модуль упругости E_cо, выражаемый тангенсом угла наклона касательной к кривой, описывающей диаграмму «s–e», и проходящей в начале координат (s_с = 0).

Величину среднего модуля упругости для тяжелого и мелкозернистого бетонов в соответствии с нормами определяют по эмпирической формуле вида (МПа):

Нормы проектирования железобетонных конструкций устанавливают значения среднего модуля упругости E_cm, основанные на структурно-механической модели бетона с учетом технологических свойств бетонной смеси.

Значения относительных деформаций в параметрических точках диаграммы деформирования бетона при осевом сжатии

Как было показано выше, при расчетах железобетонных конструкций диаграмма деформирования (состояния) рассматривается как обобщенная характеристика механических свойств бетона. Для ее аналитического описания, а также для определения критерия наступления предельного состояния конструкции, необходимо иметь обоснованные значения относительных деформаций в параметрических точках: e_с1 – относительной деформации, соответствующей пиковым напряжениям диаграммы, и e_cu – предельной деформации бетона при сжатии.

Нормы устанавливают значения относительной деформации e_с1 в зависимости от класса бетона, соблюдая установленную тенденцию к ее возрастанию с ростом прочности материала. При этом численные значения, внесенные в СНБ 5.03.01-02 приняты с некоторым обоснованным запасом в сторону обеспечения безопасности конструкции. Особенно это характерно для высокопрочных бетонов (выше С50/60).

Если принятые в нормах численные значения относительной деформации e_с1отражают единую тенденцию возрастания этой величины с ростом прочности бетона, то в отношении назначения предельной относительной деформации (предельной сжимаемости) e_cu у специалистов нет единого мнения. Нормы предлагают принимать предельную относительную деформацию для бетонов нормальной прочности (до С50/60 включительно) постоянной и равной e_cu = 3,5 ‰ .

Коэффициент поперечных деформаций бетона при сжатии или так называемый коэффициент Пуассона принимают равным =0,20. В случае, когда допускается образование трещин в бетоне растянутой зоны, коэффициент Пуассона принимают равным =0.

20.Что такое начальный модуль упругости бетона

Модуль упругости бетона – общее название совокупности нескольких физических величин, характеризующих способность материала периодически подвергаться деформации при воздействии на него какой-либо нагрузки.Понятие модуля упругости бетона не имеет широкого распространения и известно лишь узкому кругу специалистов. Для застройщика, занимающегося частными постройками, или для строителя сочетание этих слов не несет никакой информации. Однако стоит помнить, что срок службы того или иного возводимого объекта напрямую зависит от рассматриваемого понятия.

Начальный модуль упругости рассчитать сложно, однако можно установить его примерное значение. В ходе проведения испытаний образца бетона на прочность составляется график зависимости деформации от силы воздействия. Обычно на таких графиках секущая кривой графика зависимости деформации от напряжения параллельна касательной, проходящей через начало координат. Косвенным путем по такому графику можно определить модуль упругости бетона.

Как правило, модуль упругости прямо пропорционален корню из его прочности. Правда, это утверждение верно не для всего графика, а лишь для его основной части. Многое зависит еще и от условий, в которых проводились испытания, и от окружающей среды. Например, водонасыщенный бетон более упругий, чем сухой, хотя прочность у них практически одинакова. Большое влияние оказывает на показатель упругости качество крупного наполнителя. Зависимость прямая – легкие образцы бетона имеют более низкий модуль упругости, чем тяжелые.

Данный показатель зависит и от возраста материала. Чем старше бетон, тем более высок у него модуль упругости.В практическом применении модуль упругости бетона важен при строительстве. При выпуске все материалы маркируются, поэтому примерный начальный модуль можно определить на основе маркировки. Для этого составлена специальная таблица, по которой высчитывается количественное значение модуля упругости каждой марки бетона. Очень важно правильно подобрать материал, чтобы конструкция не обрушилась при строительстве, а оставалась прочной на долгие годы.

21 дайте понятие арматуре

Арматура – материал, изготовление которого проходит в условиях производства методом горячего проката. Сталь после прибытия на завод отгружается, а затем подается в отделение заготовки. Металлолом проходит тщательную сортировку и помещается на плавление до жидкого состояния. Дальше жидкая сталь разливается в изложницы. После застывания стальных слитков осуществляется их нагрев, обжим и прокат. Потом продукция остывает на холодильниках, проходит контроль качества, обрезается и готовится к транспортировке. Купить строительную арматуру потребитель может в стержнях либо мотках (в зависимости от вида).

Арматура используется в качестве основы строительных конструкций, требующих повышенного уровня безопасности. Поэтому характеристики и качество металлопрокатной продукции должны быть чрезвычайно высокими.

Строительная арматура должна соответствовать следующим критериям:

· соoтветствие ГОСТу для более жесткого сцепления с бетоном;

· устойчивость к коррозии.

В зависимости от будущего месторасположения в составе каркаса, арматура может быть поперечной либо продольной. Поперечная применяется для защиты конструкции от возникновения трещин поблизости опор, а также для улучшения связки с бетоном. Продольная препятствует образованию вертикальных напряжений и принимает на себя часть нагрузок бетона.

Арматура строительная (вес погонного метра колеблется от 2,22 кг до 39,46 кг и зависит от толщины и длины профиля) бывает таких видов:

Рабочая армaтурa принимает растягивающие усилия, которые возникают в результате влияния на постройку внешних нагрузок, а также собственного веса. Монтажная предназначена для формирования каркаса и фиксации рабочих прутков. Распределительная армaтурa делит нагрузку между всеми стержнями, препятствуя их перемещению и прогибу. Хомуты защищают бетон от растрескивания поверхности возле крепежей. Если каркас необходимо расположить в балках или ригелях, то применяют двойные стальные пруты.

По принципу связи с бетоном арматура бывает напрягаемой и ненапрягаемой. В зависимости от способа формирования бывает канатная, стержневая и проволочная арматура.

По способу установки армaтуру разделяют на сварочную и вязаную в форме сетки или каркаса. Сварочную армaтуру иногда еще называют штучной. Ее используют при небольших объемах работ. При возведении масштабных сооружений каркас должен быть гибким – «плавать», как говорят профи. Иначе здание может разрушиться даже при незначительном оползне либо в случае минимальных движений земной поверхности. Именно поэтому каркас чаще «вяжут».

Арматурная сетка состоит из стержней, которые фиксируются в местах пересечения сваркой либо вязкой. Каркасы, собранные из прутков и соединительной решетки, называют плоскими. Пространственные каркасы - еще одна разновидность армированных конструкций. Они составлены из нескольких плоских сеток или пакетов.

В зависимости от того, из какого материала выполнена, строительная арматура делится на стальную и композитную.

22Классификация арматуры по признакам

Виды стальной арматуры различают по следующим признакам:

1.по технологии изготовления: - горячекатаная стержневая (в сортаменте обознач-ся буквой А), - холоднотянутая проволочная (обознач-ся буквой В);

2.по форме поверхности: - гладкая; - рифленая;

3.по поперечному сечению: - гибкая (проволока, стержни); - жесткая (фасонный прокат);

4.по условиям применения: - предварительно напрягаемая; - ненапрягаемая.

Класс арматуры для ж/б конструкций выбирают с учетом назначения арматуры, марки и вида бетона, условий изготовления арматуры. изделий (сварка, вязка и др.), и условий эксплуатации. Термически упрочненная арматура имеет рисунок «елочка». Канаты образуются при свивке проволок.

Деформативные свойства бетона определяются его начальным модулем упругости Е_b. Этот модуль может быть определен в зависимости от марки или класса бетона по таблице ниже.

Начальные модули упругости тяжелого бетона

Модуль упругости Е_b·10 -3 МПа

За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимается отношение нормального напряжения в бетоне к его относительной деформации при величине напряжения σ_b < 0,2R_b. Упругие свойства бетона следует проверить путем эксперимента, определив начальный модуль упругости в_ь = 0,2R_b и условный модуль деформаций при σ_b = 0,2R_b, подвергнув осевому сжатию призму размером 100x100x300 мм, замеряя деформацию ε = Δl/l.

При однократном непрерывном сжатии бетонного образца максимальной разрушающей нагрузкой диаграмма напряжения-деформации имеет криволинейное очертание, деформации в бетоне растут быстрее напряжений (рис. ниже). Такой характер диаграммы возникает, потому что при быстром достижении максимального усилия в бетоне под действием нагрузки одновременно с упругими деформациями развиваются также неупругие, обусловленные ползучестью бетона. Ползучесть — это способность бетона деформироваться во времени даже при неизменной нагрузке.

Диаграммы напряжения-деформации бетона при сжатии

В момент окончательного разрушения призмы получают расчетное сопротивление R_b. После этого строится график с откладыванием по оси х относительного удлинения, а по оси у — напряжения в бетоне (рис. выше).

1. начальный модуль упругости при напряжении σ_b = 0,2R_b (тангенс угла наклона касательной к действительной диаграмме σ-ε в начале координат)

2. с увеличением напряжений угол наклона касательной к кривой σ_b-ε_b будет уменьшаться (вследствие развития во времени деформаций ползучести). Находят тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной к этой кривой,

3. определяют условный модуль упругости (средний модуль упругопластичности бетона) при σ_b = 0,5R_b (тангенс угла наклона секущей к кривой полных деформаций)

4. выражая модуль упргопластичности бетона через модуль упругости (из выражений выше), получают коэффициент упругости бетона (коэффициент Пуассона)

Коэффициент Пуассона (отношение поперечной деформации к продольной) с увеличением напряжений в бетоне возрастает: начальное его значение принимается равным 0,2.

Призменная прочность бетона может быть получена по формуле

где N_max — разрушающая нагрузка, кН; А — площадь сечения образца, см 2 .

Читайте также: