🗊Презентация Физико-механические свойства бетона. Физико-механические свойства арматуры

Лекция №2 1. Физико-механические свойства бетона 2. Физико-механические свойства арматуры

Вопросы, подлежащие изучению: Прочность бетона. Деформации материалов. Некоторые сведения о модуле упругости бетона. 4. Деформации бетона.

1. Прочность бетона Бетоны подразделяются по структуре на: - тяжелый (на плотных заполнителях, крупнозернистый); - легкий (на пористых заполнителях, крупнозернистый); - мелкозернистый (на плотных мелких заполнителях). В ответственных несущих конструкциях применяют, главным образом, тяжелые бетоны с плотностью (объемной массой) D2300 ÷ D2500 кг/м3 . Имеются специальные виды бетона (силикатный, жаростойкий, кислотостойкий, пластбетон, полимербетон, самонапрягающийся и т.д.). Кроме того, также имеются бетоны ячеистые и поризованные (пенобетоны, газобетоны, крупнопористые).

СНиП (СП) устанавливают следующие классы и марки для тяжелого бетона

Прочность бетона зависит от многих факторов, главными из которых являются: состав бетона; возраст бетона; условия твердения (естественного, тепловлажностная или автоклавная обработка при высоком давлении); форма и размеры образца; характер напряженного состояния (сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг, срез и т.д.). Бетон приобретает прочность постепенно, но интенсивно она растет в течение первого месяца выдержки и продолжается в течение года и более.

Класс бетона на сжатие В (кубиковая прочность) опре-деляется испытанием кубиков размерами 15х15х15 см в возрасте 28 дней (среднестатистическое значение). Класс бетона на сжатие В (кубиковая прочность) опре-деляется испытанием кубиков размерами 15х15х15 см в возрасте 28 дней (среднестатистическое значение). Когда рассчитываются ЖБК, пользуются обычно не кубиковой прочностью В, а призменной прочностью (временным сопротивлением призмы осевому сжатию) Прочность бетона на растяжение, срез, скалывание можно выразить следующими зависимостями:

2. Деформации материалов Деформативность твердых тел – это свойство менять размеры и форму под действием силовых воздействий и несиловых факторов. Деформации – относительное удлинение (укорочение)

3. Некоторые сведения о модуле упругости бетона Когда рассчитываются строительные конструкции по деформациям, прогибам, раскрытию трещин в формулах участвует деформативная характеристика материала Е, которая называется модулем упругости материала. В однородных упругих материалах E = const: для металла Es = 2,1105 Мпа; для бетона Eb = 2,7104 МПа для дерева Ew = 1,0104 МПа и т.д. Железобетон – комплексный материал, с упруго-пластичными анизотропными свойствами; модуль упругости – переменный. Еb  const.

Начальный модуль упругости бетона при сжатии Еb (Е0) соответствует упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении. Определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций Еb = tg 0 = b /el. Начальный модуль упругости бетона при сжатии Еb (Е0) соответствует упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении. Определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций Еb = tg 0 = b /el. Модуль полных деформаций бетона при сжатии Еb соответствует полным деформациям (включая ползучесть) и является величиной переменной. Геометрически он определя-ется как тангенс угла наклона касательной к кривой b - b в точке с заданным напряжением Еb = tg  = db / db. Такой способ определения Еb затруднителен, т.к. аналитическая зависимость для кривой b - b неизвестна. Модуль упругопластичности (средний или секущий модуль) Еb представляет собой тангенс угла наклона секущей к кривой b - b в точке с заданным напряжением Еb = tg  1; наиболее часто используется при расчетах ЖБК. b = b  b Еb = b  Еb ; Еb = b  Еb; b = el / b . b - коэффициент упругопластических деформаций бетона (1  0,15).

4. Деформации бетона Различают: силовые деформации бетона, возникающие под действием приложенных нагрузок; объемные деформации бетона, вызванные усадкой, набуханием, изменением t0 среды. Силовые деформации бетона подразделяют на 3 вида в зависимости от характера приложенной нагрузки: 1) деформация при однократном нагружении; 2) деформация при длительном нагружении; 3) деформация при многократно-повторном нагружении. Когда рассчитывают ЖБК при кратковременном действии нагрузки, принимают по классу бетона из СНиП (СП).

Предельная деформативность бетона составляет: Предельная деформативность бетона составляет: Бетон обладает свойством уменьшения в объеме при твердении на воздухе (усадки) и увеличения в объеме при твердении в воде (набухания). Если бетонный образец загрузить длительной нагруз-кой, в нем будут развиваться необратимые деформации в течение длительного времени. Этот процесс называется ползучестью бетона. Конечные полные деформации конструкций могут за 3-4 года в несколько раз превышать мгновенные деформации. Напряжения при этом не растут. Ползучесть бетона оказывает дополнительное влияние на работу ЖБК и это обстоятельство учитывается при проектировании конструкций. Учет ползучести в расчетах конструкций очень сложен. Деформации ползучести бетона тем больше, чем выше уровень напряжений в конструкции. Процесс ползучести неограничен во времени.

При длительном действии нагрузки модуль упругоплас-тичности бетона при сжатии составит При длительном действии нагрузки модуль упругоплас-тичности бетона при сжатии составит Еb =   Еb = (1 - ) Еb. где  = pl / b – коэффициент пластичности бетона, учиты-вающий нелинейности мгновенного деформирования и ползучесть.

Физико-механические свойства арматуры Вопросы, подлежащие изучению: 1. Классификация арматурной стали. 2. Армирование ж/б конструкций.

Мягкие горячекатаные стали на диаграмме имеют четко выраженную площадку текучести и большие остаточные деформации при разрыве (0,25 ℓ). Мягкие горячекатаные стали на диаграмме имеют четко выраженную площадку текучести и большие остаточные деформации при разрыве (0,25 ℓ). Твердые стали не имеют площадку текучести, ее принимают условно. Прочность твердых сталей выше, чем у мягких. Относительное удлинение составляет ~ 35%. Для арматурных сталей важны такие характеристики как: свариваемость, хладноломкость, реологические свойства, динамическая прочность, усталостное разрушение, снижение прочности при высокотемпературном нагреве. Стеклопластиковая арматура (АНС, АСП) — неметаллические стержни из стеклянных волокон (стеклоровинг) с выполненными на поверхности поперечными или спиральными рёбрами, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отверждённых. Также есть стеклопластиковая арматура, имеющая на поверхности вместо рёбер кварцевую обсыпку. Имеется арматура из базальтопластика.  Сталефибробетон. Стальная фибра изготавливается из сталь-ного проката (лента, лист), либо из проволоки катанки и представляет собой, как правило, стальные полоски различной формы. Наиболее распространенная: стальная резаная из листа (дугообразная рифленая); стальная анкерная, изготовленная как из листа, так и из проволоки; стальная анкерная или волновая латунированная из металлокорда. 

1. Классификация арматурной стали Стройиндустрия производит следующую арматуру: - стержни горячекатаные; - проволоку холоднотянутую; - семи-, девятнадцатипроволочные пряди (канаты). По способу обработки поверхности: - гладкая арматура; - рифленая арматура (периодического профиля). Арматура может быть: а) термически упрочненной; б) упроч-ненной в холодном состоянии – вытяжкой или волочением. Различают напрягаемую арматуру (подвергаемую предваритель-ному натяжению) и ненапрягаемую арматуру. СНиП (СП) подразделяет арматуру на классы по технологическим и механическим свойствам: А240 - гладкая арматура, Rsn=240 МПа Ø 6÷40 мм; А300 - рифленая арматура (периодического профиля), Rsn=300 МПа Ø 10÷40 мм; А400 - рифленая арматура, Rsn=400 МПа Ø 10÷40 мм. А500 - рифленая арматура, Rsn= 500 МПа Ø 10÷40 мм. А300, А400, А500 – основная рабочая арматура для ЖБК.

2. Армирование ж/б конструкций Арматуру располагают по сечению в соответствии с преобладающим характером работы конструкции. Основ-ную рабочую арматуру размещают там, где бетон испы-тывает растяжение. В некоторых случаях, для увеличения несущей способ-ности бетона или по конструктивным соображениям арматуру ставят в сжатой зоне. Балки и колонны армируют каркасами, плиты – сварными или вязаными сетками (см. рис.). Арматуру в конструкции подразделяют на: - рабочую; - конструктивную; - монтажную; - распределительную. Рабочую арматуру устанавливают по расчету, остальную арматуру вводят по конструктивным или техническим соображениям.

Степень насыщения бетона изги- баемой конструкции рабочей армату- рой определяется коэффициентом армирования