8.Коэффициент надежности по бетону и арматуре

Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γ_b принимают равными:

1,3 - для предельных состояний по несущей способности (первая группа);

1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности (вторая группа).

Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении γ_bt принимают равными:

1,5 - для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на сжатие;

1,3 - для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение;

1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

Расчетные значения сопротивления арматуры Rs определяют делением нормативных значений сопротивления арматуры на коэффициент надежности по арматуре.

Значения коэффициента надежности следует принимать в зависимости от класса арматуры и рассматриваемого предельного состояния, но не менее:при расчете по предельным состояниям первой группы - 1,1;при расчете по предельным состояниям второй группы - 1,0.

9.Коэффициент условия работы бетона и арматуры

Состояние бетона по влажности	Коэффициенты условий работы бетона при многократно повторяющейся нагрузке и коэффициенте асимметрии циклаpb,. равном
	0-0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Естественной влажности	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	1,0
Водонасыщенный	0,45	0,50	0,60	0,70	0,80	0,85	0,95	1,0

 

Примечания.

 1. Коэффициент для бетонов, марка которых установлена в возрасте 28 сут, принимается в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.

2. Коэффициент p_b равен:

 где  и - cответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетoне в пределах цикла изменения нагрузки.

Расчетное сопротивление ненапрягаемой растянутой стержневой арматуры R_s, при расчете на выносливость следует определять по формуле

_,                                                                   (3)

где y_s1 - коэффициент условий работы, который определяется: для арматуры классов А-I, А-II, А-III по формуле (4), а для других классов арматуры - по СНиП 2.03.01-84.

,                                                       (4)

здесь                     - коэффициент, учитывающий класс арматуры, принимаемый потабл. 9;

 - коэффициент, учитывающий диаметр арматуры, принимаемый по табл. 10;

 - коэффициент, учитывающий тип сварного стыка, принимаемый по табл. 11;

 - коэффициент асимметрии цикла, где и- соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в растянутой арматуре.

Растянутая арматура на выносливость не проверяется, если коэффициент , определяемый по формуле (4), больше единицы.

10.УСАДКА БЕТОНА- незначительное сокращение бетона в объеме, сопровождающее процесс твердения его на воздухе. У. б. в бетонных и железобетонных пролетных строениях мостов приводит к нек-рому сокращению длины главных ферм, а в тех случаях, когда эти фермы по своей конструкции не способны к свободным сокращениям длины (двухшарнирные и бесшарнирные арки, рамы), У. б. вызывает в элементах главных ферм дополнительные напряжения. Воздействие У. б. в этом случае аналогично воздействию понижения темп-ры. У. б. тем больше, чем жирнее применяемый в сооружении бетон.

Преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетон при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.

Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура.

Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

Усадка и набухание бетона При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих. Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

11.Ползучесть бетона -Известно, что зависимость между напряжением и деформациями бетона является функцией времени: постепенное увеличение деформаций во времени обусловлено ползучестью. Ползучесть бетона, следовательно, может быть определена как увеличение деформации при постоянной нагрузке. Деформации ползучести могут в несколько раз превосходить деформации от нагрузки, поэтому изучение и учет ползучести имеет важное значение в строительной механике.

С другой стороны, если бетонный образец подвергается действию постоянной деформации, то ползучесть может быть определена как уменьшение напряжений во времени. Такая форма ползучести или релаксация напряжений.

Для характеристики явления ползучести, исходя из различного понимания природы явления, употреблялось множество терминов, таких, как течение, пластическое течение, пластическая деформация и др. В настоящее время общепринятым термином для обозначения роста деформаций во времени под постоянной нагрузкой является «ползучесть».

При нормальных условиях загружения мгновенная деформация зависит от скорости нагрузки и может включать в себя кроме упругой также и часть деформации ползучести. Точное разделение мгновенной упругой деформации и начальной ползучести предствляет трудную задачу, однако для практических целей такое определение мгновенной деформации является достаточно корректным.

12. Температурные деформации бетона - Бетон с увеличением температуры расширяется, а с ее понижением — укорачивается. В тех случаях, когда нагрев бетонного элемента по сечению происходит неравномерно или температурные деформации стеснены, в нем возникают температурные напряжения, которые могут вызвать появление дополнительных усилий и образование трещин. Температурные деформации имеют место в сооружениях, находящихся на открытом воздухе и подвергающихся воздействию окружающей среды, в горячих цехах, массивных сооружениях (вследствие экзотермии) и т. п. Определение в сооружениях усилий, вызванных температурными деформациями, производится по формулам сопротивления материалов, при этом коэффициент линейного расширения при температуре от — 50 до + 50 °С принимается равным εbt,= 1∙10-5 град-1.Влажностные деформации бетона. Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в воздушной среде (усадка) и увеличиваться при увлажнении (набухание). Усадка, как и ползучесть, развивается в течение длительного периода. Различают усадку обратимую, связанную с испарением свободной воды в цементном камне и обусловленную капиллярными явлениями (натяжением менисков в порах бетона), и необратимую, происходящую в результате потери химически связанной влаги на гидратацию цемента и, как следствие, уменьшения объема геля. Усадка бетона происходит наиболее интенсивно в начальный период твердения, в дальнейшем она постепенно затухает. Усадка проявляется тем больше, чем больше содержание в бетоне цемента, воды и чем ниже влажность окружающей среды. Усадка повышает сцепление бетона с арматурой, вызывая ее обжатие, что является положительным фактором. Неравномерное высыхание бетона по объему приводит к неравномерной усадке. Открытые поверхностные слои бетона теряют влагу быстрее и усадка их больше, чем во внутренних, более влажных зонах. В результате такой неравномерности во внутренних слоях бетонного тела возникают сжимающие, а в наружных — растягивающие напряжения, приводящие к образованию поверхностных трещин.Уменьшение усадочных напряжений в бетоне достигается как технологическими (уменьшение расхода цемента и отношения В/Ц, повышение плотности бетона, увлажнение открытых поверхностей), так и конструктивными мерами, например, устройством усадочных швов в конструкциях, постановкой противоусадочной арматуры. Наиболее радикальным средством устранения усадки является применение безусадочных цементов. Величина усадки зависит от вида цемента, состава бетона, способов укладки и ухода за бетоном, температурно-влажностных условий и колеблется в широких пределах. Средние деформации усадки тяжелого бетона составляют 2•10-4...4•10-4.

13. предельная сжимаемость бетона-Микротрещины, появляющиеся при обжиге и особенно при резком охлаждении, дефекты в оболочке зерна снижают предельную растяжимость керамзита. Это является причиной того, что между объемной массой зерна заполнителя и прочностью его на разрыв не наблюдается четкой зависимости. В работах Г. И. Горчакова показано, что предельная растяжимость керамзитобетона зависит от расхода цемента и гранулометрического состава заполнителей (Микротрещины, появляющиеся при обжиге и особенно при резком охлаждении, дефекты в оболочке зерна снижают предельную растяжимость керамзита. Это является причиной того, что между объемной массой зерна заполнителя и прочностью его на разрыв не наблюдается четкой зависимости. В работах Г. И. Горчакова показано, что предельная растяжимость керамзитобетона зависит от расхода цемента и гранулометрического состава заполнителей ( IV.11). Максимальная растяжимость пропаренного керамзитобетона наблюдается при расходе цемента 400- 500 кг/м3. По мере дальнейшего увеличения количества цемента предельная растяжимость снижается, хотя прочность бетона на растяжение продолжает незначительно возрастать (см. IV.11, кривая 2). При нахождении затвердевшего бетона в воде предельная растяжимость его возрастает в 2 раза. При этом прочностные свойства существенно улучшаются, что позволяет эффективно использовать легкие бетоны в производстве напорных труб. Предельная сжимаемость легких бетонов колеблется от 1,2 до 2,1 мм/м. По данным АИСМ, с повышением марки бетона предельная сжимаемость меняется в небольших пределах ( IV. 12). Предельная сжимаемость зависит также от характера структуры бетона и от соотношения модулей упругости цементного камня и заполнителя. Армирование значительно увеличивает предельную сжимаемость легких бетонов.

14. предельная растяжимость бетона - Величины предельной растяжимости керамзитобетона колеблются от 0,072 до 0,094 мм/м, обычного бетона - от 0,028 до 0,049 мм/м и составляют в среднем для первого 0,085 мм/м и для второго 0,039 мм/м. Следует отметить, что средняя предельная растяжимость керамзитобетона вдвое превышает ту же величину для обычного бетона. Что касается абсолютных цифр, то они преуменьшены, по-видимому, за счет того, что между расчетным напряжением и опытным (для которого взят отсчет) деформативность бетона значительно больше, чем это выражает закон изменения средних показателей деформации от нуля до момента разрушения. Это отчасти подтверждается данными, опубликованными в 1935 г. Было проведено испытание пемзобетонных образцов 16 X 16X40 см, пронизанных 4 симметрично расположенными по сечению стержнями, через которые сообщались бетону растягивающие усилия. Полученный результат нельзя считать вполне достоверным, поскольку он был достигнут только на испытании нескольких призм; все же показатели предельной растяжимости пемзобетона 0,3-0,5 мм/м более чем в 4-5 раз превышают показатели предельной растяжимости керамзитобетона.

Высокие значения предельной растяжимости были получены Г. Д. Цискрели для артиктуфобетона. Опыты проводились на бетонных восьмерках сечением 10 X Ю см. Для составов бетона с пределами прочности при сжатии от 45 до 100 кг/см2 и при растяжении от 5,3 до 9,7 кг/см2 значения предельной растяжимости равнялись 0,16-0,3 мм/м. Полученные более высокие по сравнению с показателями для керамзитобетона абсолютные цифры могут быть объяснены не только методикой испытания или видом заполнителя, но вероятнее всего и режимом хранения образцов влажным в течение всего срока вызревания.

В заключение следует отметить, что на современном уровне изученности данного вопроса можно сделать общий вывод о превышении предельной растяжимости легких бетонов над предельной растяжимостью обычных бетонов не менее чем вдвое.