Кривая напряжение-деформация для бетона

Кривая напряжение-деформация бетона – это графическое представление поведения бетона под нагрузкой. Она получается путем построения графика деформации сжатия бетона при различных интервалах сжимающей нагрузки (напряжения). Бетон в основном используется при сжатии, поэтому его кривая деформации напряжения при сжатии представляет большой интерес.
Напряжение и деформацию бетона получают путем испытания образца бетонного цилиндра в возрасте 28 дней с помощью машины для испытания на сжатие. Кривая деформации напряжения бетона позволяет проектировщикам и инженерам предвидеть поведение бетона, используемого в строительных конструкциях.
В конечном итоге, эксплуатационные характеристики бетонной конструкции зависят от зависимости кривой напряжение-деформация и типа напряжения, которому подвергается бетон в конструкции.

Кривая напряжения-деформации для бетона

Рис. 1 и рис. 2 показаны кривые напряжения деформации для нормального веса и легкого бетона, соответственно. На каждом рисунке есть ряд кривых, которые отражают прочность бетона. Так, более высокие кривые показывают более высокую прочность бетона. На рис. 3 показано, как меняется форма кривой напряжение-деформация бетона в зависимости от скорости нагружения.
Несмотря на то, что скорость испытания и плотность бетона влияют на форму кривой напряжения-деформации, можно заметить, что все кривые имеют практически одинаковый характер, т.е. проходят одинаковые стадии при нагружении. Ниже рассматриваются различные участки кривой “напряжение-деформация” бетона:
Набор кривых деформации напряжения для бетона нормальной плотности

Набор кривых “напряжение-деформация” для бетона нормальной плотности

Кривая деформации напряжения для легкого бетона

Кривая деформации напряжения для легкого бетона

Кривая деформации бетона зависит от скорости испытания

Кривая деформации бетона в зависимости от скорости испытания

1. Прямая или упругая часть

Первоначально все кривые деформации напряжения (рис. 1 и рис. 2) достаточно прямые; напряжение и деформация пропорциональны. На этой стадии материал должен сохранять свою первоначальную форму при снятии нагрузки. Упругий диапазон кривой деформации бетона продолжается до 0,45fc’ (максимальная прочность бетона на сжатие).
Наклон упругой части кривой деформации напряжения является модулем упругости бетона. Модуль упругости бетона увеличивается по мере увеличения его прочности. В кодексе ACI приведены уравнения для расчета модуля упругости бетона.

2. Пиковая точка или точка максимального напряжения сжатия

При дальнейшем увеличении нагрузки диапазон упругости превышен, и бетон начинает демонстрировать пластическое поведение (нелинейное). После предела упругости кривая становится горизонтальной, достигая максимального напряжения сжатия (максимальной прочности на сжатие).
Для бетона нормального веса максимальное напряжение достигается при деформации сжатия в диапазоне от 0,002 до 0,003. Однако для легкого бетона максимальное напряжение достигается при деформации в диапазоне от 0,003 до 0. 0035.Более высокие результаты деформации на обеих кривых представляют большую прочность.
Для бетона нормального веса, согласно кодексу ACI, деформация 0,003 является максимальной деформацией, которую может достичь бетон, и это значение используется для проектирования бетонного конструктивного элемента. Однако Европейский кодекс предполагает, что бетон может достичь деформации 0,0035, и, следовательно, это значение используется для проектирования бетонного конструктивного элемента.

3. Нисходящая часть

После достижения максимального напряжения все кривые имеют нисходящую тенденцию. Характеристики кривой деформации напряжения в нисходящей части зависят от метода испытаний.
Длительная стабильная нисходящая часть достигается, если используется специальная процедура испытаний, гарантирующая постоянную скорость деформации при снижении сопротивления цилиндра. Однако, если специальная процедура испытаний не соблюдается, то разгрузка после пиковой точки будет быстрой и нисходящая часть кривой не будет такой же.

Читайте далее:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: