- •Г.М. Грушевский, о.О. Иваев, с.К. Романов, в.В. Ходыкин Железобетонные конструкции
- •Введение
- •1. Основные физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона
- •1.1. Бетон
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Структура (строение) бетона
- •1.1.3. Усадка бетона и начальные напряжения
- •1.1.4. Прочность бетона
- •1.1.5. Классы и марки бетона
- •1.1.6. Деформативность бетона
- •1.1.7. Модуль деформаций бетона
- •1.2. Арматура для железобетонных конструкций
- •1.2.1. Назначение арматуры и требования к ней
- •1.2.2. Виды арматуры
- •1.2.3. Физико-механические свойства арматурных сталей
- •1.2.4. Классификация арматуры по основным характеристикам. Сортамент арматуры
- •1.2.5. Сварные арматурные изделия
- •1.2.6. Соединения арматуры
- •1.3. Железобетон
- •1.3.1. Общие сведения
- •1.3.2. Содержание арматуры
- •1.3.3. Значение трещиностойкости
- •1.3.4. Сцепление арматуры с бетоном
- •1.3.5. Анкеровка арматуры в бетоне
- •1.3.6. Усадка бетона при наличии арматуры
- •1.3.7. Ползучесть бетона при наличии арматуры
- •1.3.8. Коррозия железобетона и меры защиты от неё
- •1.3.9. Защитный слой бетона и минимальные расстояния между стержнями
- •2. Экспериментальные основы теории сопротивления железобетона и методы расчета железобетонных конструкций
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Три стадии напряжённо-деформированного состояния железобетонных элементов
- •2.3. Методы расчёта железобетонных конструкций
- •2.4. Метод расчёта железобетонных конструкций по предельным состояниям
- •2.4.1. Сущность метода
- •2.4.2. Две группы предельных состояний
- •2.4.3. Расчётные факторы
- •2.4.4. Классификация нагрузок. Нормативные и расчётные нагрузки
- •2.4.5. Степень ответственности зданий и сооружений
- •2.4.6. Нормативные и расчётные сопротивления бетона
- •2.4.7. Нормативные и расчётные сопротивления арматуры
- •2.4.8. Структура расчётных формул
- •2.4.9. Общий способ расчёта прочности железобетонных элементов
- •Литература
- •Содержание
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:
под нагрузкой надёжно работать совместно с бетоном (за счёт сцепления) на всех стадиях службы конструкции;
использоваться до предела текучести или предела прочности при исчерпании конструкцией несущей способности.