6. Усадка бетона при наличии арматуры

Наличие арматуры существенно уменьшает усадку и набухание бе­тона. Это объясняется тем, что арматура вследствие сцепления с бетоном становится внутренней связью, препятствующей свободной усадке бетона (рис. 4).

Рисунок 4.4 – Деформации усадки образцов: а - бетонного; б - желе­зобетонного

Опыты показали, что при р = 2% (р – процент армирования сечения) деформации усадки железобе­тонных элементов уменьшаются в 1,5...2 раза, при р = 5% — более чем в 3 раза по сравнению со свободной усадкой бетона .

Стеснение (ограничение) арматурой деформаций усадки бетона приводит к возникновению в железобетонном элементе собственных или начальных внутренне уравновешенных напряжений: растяже­ния в бетоне и сжатия в арматуре.

Начальные растягивающие напряжения в бетоне от усадки спо­собствуют более раннему образованию трещин в тех зонах железо­бетонных элементов, которые испытывают растяжение от нагрузки.

В статически неопределимых железобетонных конструкциях (ар­ках, рамах и т.п.) лишние связи препятствуют усадке железобетона, вызывая появление дополнительных внутренних усилий.

Влияние усадки эквивалентно понижению температуры на опре­деленное число градусов. Это позволяет заменять расчёт на дей­ствие усадки расчётом на температурные воздействия. Для практи­ческих расчетов при р = 2...3% среднюю величину усадки железо­бетона часто принимают равной

= 1,5 • 10^-4,

что равносильно понижению температуры на 15°С (так как коэффициент линейной температурной деформации бетона ).

7. Ползучесть бетона при наличии арматуры

В результате стеснённого деформирования бетона ползучесть же­лезобетонных элементов при обычных процентах армирования при­мерно в 1,5...2 раза меньше, чем неармированных.

Вследствие ползучести бетона напряжённое состояние железобе­тонного элемента, находящегося под постоянной нагрузкой, изменя­ется в течение времени за счёт перераспределения усилий между бетоном и арматурой. Процесс перераспределения усилий особенно интенсивно протекает в течение первых 3...4 месяцев после нагружения, а затем в течение длительного времени (более года) затухает.

Количественный анализ перераспределения напряжений (уси­лий) вследствие ползучести бетона можно дать, рассмотрев работу железобетонной призмы (короткой, в которой не ощущается сильно влияние продольного изгиба) с симметрично расположенной арма­турой на осевое сжатие при действии постоянной длительной на­грузки.

В статически неопределимых конструкциях вследствие ползуче­сти бетона может происходить выгодное перераспределение усилий (главным образом изгибающих моментов) между отдельными попе­речными сечениями.

В некоторых других случаях ползучесть бетона может приво­дить к ухудшению работы железобетонной конструкции. Например, в изгибаемых элементах (балки, плиты) со временем значительно увеличиваются прогибы (примерно в 2...3 раза по сравнению с пер­воначальным), особенно при загружении бетона в раннем возрасте.