19. Какие свойства бетона и арматурной стали сделали возможной их совместную долговечную работу?

Совместная работа бетона и стали в железобетонном элементе возможна благодаря следующим факторам:

• бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой, вследствие чего под влиянием действующих на элемент усилии бетон и арматура получают одинаковые по величине деформации (удлинения, укорочения);

• коэффициенты линейного расширения стали и бетона по величине очень близки;

• бетон служит средой, предохраняющей арматуру от коррозии и непосредственного воздействия огня.

В железобетоне рационально используются механические свойства бетона и стали. Бетон как искусственный камень хорошо сопротивляется сжатию и слабо — растяжению; арматура же хорошо сопротивляется растяжению и сжатию. Поэтому в железобетонных конструкциях, работающих на изгиб и на внецентренное сжатие, в сечениях, которых под воздействием нагрузки возникают зона сжатия и зона растяжения, бетон, как правило, воспринимает сжимающие усилия, а растягивающие передаются на арматуру, укладываемую в растянутой зоне сечения.

20. Что такое предельная сжимаемость и предельная растяжимость бетона? Что такое ползучесть бетона? Что такое модуль деформаций бетона – начальный, секущий, касательный?

Предельной величиной пластических деформаций, в результате которых бетон разрушается, или, как принято называть, предельной сжимаемостью и предельной растяжимостью бетона. Предельная растяжимость бетона в 10—20 раз меньше предельной сжимаемости.

Ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Деформации ползучести увеличиваются с уменьшением влажности среды, увеличением В/Ц и количества цемента. Бетон, нагруженный в боле раннем возрасте, обладает большей ползучестью. Важное значение для расчета конструкций и оценки их поведения под нагрузкой имеют предельные деформации, при которых начинается разрушение бетона. Для расчетов принимают: при осевом кратковременном сжатии e_bcи = 2×10^-3, длительном e_bcи = 2,5×10^-3, при изгибе и внецентренном сжатии e_bcи = 3,5×10^-3, при центральном растяжении e_btи = 1,5×10^-4.

Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности при растяжении цементного камня и его сцепления с зернами крупного заполнителя.

Ориентировочное значение R_bt можно определить по эмпирической формуле :R_bt = 5R / (45+R)

Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность. Под призменной прочностью R_b понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы h к размеру а квадратного основания, равным 4. Связь между напряжениями и деформациями на участке 0-1 устанавливается законом Гука e_b = s_b / E_b, где E_b – начальный модуль упругости, E_b = tga₀ = s_b / e_b. Далее (участки 1-4) зависимость нелинейная, модуль в каждой точке диаграммы переменный, E_b = tga. Для практических расчетов был предложен упругопластический модуль деформаций E_bpl = tga_1. Зависимость между E_b и E_bpl определяется коэффициентом n = e_e / e_b , т.е. E_bpl = n E_b.

Коэффициент n изменяется от 1 при упругой работе до 0,45 при кратковременном нагружении, при длительном действии нагрузки n = 0,1…0,15. При растяжении n_t = 0,5. (рис)