Проблема исследования длительных процессов в бетоне и железобетоне состоит из двух частей . Во-первых, необходимо раскрыть суть этих процессов и выяснить влияние их на протекание многочисленных факторов. Во-вторых, с помощью аппарата реологии, механики и математики нужно описать протекание длительных процессов во времени в разнообразных условиях и выявить влияние этих процессов на напряженно-деформированное состояние элементов конструкций из бетона и железобетона.
В сечениях любых бетонных и железобетонный конструкций при приложении длительно действующей эксплуатационной нагрузки напряжения и деформации меняются во времени. Если говорить об определении напряжений и деформаций, следует учитывать следующие реологические факторы: ползучесть, усадку, модуль деформации бетона и др. Умение правильно учитывать деформативность бетона является необходимым условием для создания конструкций, удовлетворяющих эксплуатационным и экономическим требованиям.
Нелинейная зависимость между напряжениями и деформациями ползучестибетона обнаруживается уже при уровне сжимающих напряжений, составляющих 20-30% от предела прочности.
В основу нелинейной теории ползучести стареющего тела входят следующие гипотезы и предпосылки:
-тело рассматривается как однородное изотропное и удовлетворяющее условиям сплошности;
-полные деформации тела,развивающиеся при длительном действии нагрузки,складываются из упругомгновенных деформаций,линейной и нелинейной составляющих деформаций ползучести;
-для суммарных линейных деформаций (упругомгновенные деформации линейной ползучести) справедлив принцип наложения.
Считается,что до момента времени начала действия напряжений,от которых определяются деформации,напряжения в теле отсутствуют.
Если брать во внимание работы,посвященных теоретическому учету отступления от принципа наложения,следует отметить работу И.П. Васильева [3],в которой предложеноосновное уравнение нелинейной теории вязкоупругости,соответствующее полной необратимости деформаций ползучести при разгрузке:
(1),
где :T – длительность приложения элементарного приращения напряжений
d Ϭ; Ϭmax- максимальное значение напряжения для 0<t≤tn; F(T)- аналитическое выражение кривой ползучести при f(Ϭ)=1.
Модуль мгновенной деформации является характеристикой упругих свойств бетона, он меняется во времени в зависимости от возраста материала. Нагрузка на конструкцию обычно прикладывается в момент, когда модуль мгновенной деформации составляет порядка 60-70% от своего предельного значения и в расчетах он фигурирует постоянным. Однако это приводит к погрешностям в определении НДС элементов конструкций, так как бетон получает значительное нагружение уже в раннем возрасте.
В соответствии с рекомендациями [2 ], в качестве функции,описывающей изменение модуля упругомгновенной деформации во времениEb (τ) при известных характеристиках состава бетонной смеси,может применяться выражение
ρs-удельное по массе содержание цементного теста в бетонной смеси;
s-параметр,характеризующий влияние упругих свойств заполнителя в бетоне и принимаемый по таблице 1 [2 ].
Вследствие усадки , бетонные конструкции даже имеющие свободу перемещений, оказываются напряженными. Изменение объема вследствие усадки протекает в начале твердения интенсивно, а затем с убывающей быстротой. Был подтвержден тот факт, что при сохранении температурно-влажностного режима твердения постоянным или колеблющимся в узких пределах нарастание деформаций усадки имеет вид кривой,похожей на кривую набора прочности.
Для описание интенсивности процесса усадки довольно часто используется экспоненциальная зависимость следующего вида:
αs-параметр,характеризующий скорость нарастания деформаций усадки во времени и принимаемый в зависимости от модуля открытой поверхности элемента по таблице 10 [2 ].
Вследствие ползучести бетона, роста его модуля упругости, изменений в структуре,связаннных с переменным приложением нагрузки, происходит непрерывное изменение напряженно- деформированного состояния, выражающееся в перераспределении напряжений между арматурой и бетоном.
Учет реологических факторов особенно необходим с применением большепролетных и облегченных конструкций, устранением излишних коэффициентов запаса при расчете на прочность, жесткость и трещиностойкость, а также в связи со значительным расширением количества применяемых бетонов. Пренебрежение изменением напряженно-деформационного состояния бетонных и железобетонных конструкций под действием нагрузки во времени может привести к разрушению даже сравнительно правильно запроектированных конструкций.
Список литературы:
- Бетон и железобетон/ под ред. Цилосани. –М.: Мецниереба,1974.-155с.
- РозовскийМ.И. О нелинейных уравнениях ползучести и релаксации материалов при сложном напряженном состоянии //ЖТФ. 1955. -Т. XXV, вып. 13
- ВасильевП. И. Связь между напряжениями и деформациями при сжатии с учетом влияния времени // Изв. ВНИИГ. 1951. — Т. 45. -С. 78 – 92.
- Пуляевский Д. Н. Исследование напряженно-деформированного состояния наращиваемых систем с учетом нелинейной ползучести материала: дис.05.23.17:Москва,2007. – 179 с.[schema type=»book» name=»ПОВЕДЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НАГРУЗКИ ВО ВРЕМЕНИ» description=»Пренебрежение реологическими свойствами бетона может иметь катастрофические последствия,потере эксплуатационных свойств конструкций и сооружений. В данной работе были рассмотрены факторы, влияющие на изменение напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных конструкций.» author=»Мазитова Анастасия Азатовна, Козлов Александр Вячеславович, Алешин Андрей Николаевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-03″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]