Что такое коэффициент ползучести бетона

Ползучесть бетона

С течением времени деформации в бетоне могут возрастать без увеличения внешней нагрузки. Данное свойство материалов называется ползучестью.

Ползучесть – способность бетона к увеличению деформаций без изменения внешней нагрузки. Деформации ползучести, как и деформации усадки, имеют затухающий во времени характер.

Ползучесть является полезным свойством бетона, так как способствует перераспределению напряжений. При отсутствии ползучести чрезмерные местные напряжения могли бы привести к разрушению конструкции. Это свойство особенно важно в железобетоне, так как в результате ползучести напряжения, возникшие в бетоне, передаются стальной арматуре.

Стоит отметить, что ползучесть свойственна не только бетону, но и многим пластикам, льду, а также металлам при повышенных температурах и другим материалам.

В зависимости от величины длительно действующих напряжений принято различать линейную и нелинейную области ползучести, в которых зависимость деформаций ползучести от имеет линейный либо нелинейный характер.

Коэффициент ползучести бетона

Коэффициентом ползучести называется отношение деформаций ползучести к упругим деформациям. Таким образом, если мы говорим, что коэффициент ползучести равен 2,0, то это означает, что деформации ползучести вдвое превышают упругие, а полные деформации, следовательно, втрое превысят упругие.

Примечание: Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СП 131.13330 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.

Параметры влияющие на ползучесть бетона

В бетоне ползучесть проявляется как при сжатии, так и растяжении. В большинстве случаев ползучесть является отрицательным фактором, однако в ряде случаев ползучесть можно считать полезным свойством – например, ползучесть может приводить к увеличению трещиностойкости и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях. Большое значение ползучести состоит также и в том, что она уменьшает тенденцию к трещинообразованию в бетонных элементах с заделанными концами. Если такие элементы выполнены из железобетона, то обычная усадка бетона, происходящая при высыхании, сдерживается арматурой. Это приводит к образованию растягивающих напряжений в бетоне и при чрезмерном их развитии к растрескиванию. Пластическая деформация в этом случае уменьшает возможность трещинообразования.

Чем выше процент армирования, тем сильнее сдерживающее влияние арматуры и, следовательно, больше тенденция к трещинообразованию. Однако при сильном армировании сдерживающее влияние арматуры имеет и положительную сторону: трещины возникают на меньших интервалах, вследствие этого они обычно настолько тонки, что остаются незаметными и не влияют на прочность конструкции.

Для неармированного бетона ползучесть в пределах обычных напряжений, принимаемых при расчетах, примерно пропорциональна напряжению, но по мере приближения к пределу прочности скорость нарастания деформации ползучести быстро увеличивается.

Источник

Пример определения коэффициента ползучести бетона по ТКП EN 1992-1-1-2009

Ползучесть бетона — это процесс нарастания его неупругих деформаций при длительном действии нагрузки. В России ползучесть бетона впервые обнаружил И. Самович в 1885 г. Во время испытания бетонного свода, загруженного постоянной нагрузкой, он зафиксировал увеличение его прогиба с течением времени. Нагрузка на свод выдерживалась 6 суток и после разгрузки, была отмечена частичная необратимость деформаций.

В российских нормах ползучесть бетона учитывается с помощью коэффициентов ползучести. Значения этих коэффициентов указаны в таблице 6.12 СП 63.13330.2012. Данный нормативный документ позволяет, с помощью приведенных в таблице коэффициентов ползучести, оценить итоговое понижение модуля деформации бетона при продолжительном действии нагрузок. Предполагается, что на конструкцию (после набора бетоном проектной прочности) одновременно действует вся постоянная нагрузка и длительная часть временной нагрузки. В реальности таких условий не бывает. Возведение здания происходит поэтапно и нагружение конструкций происходит в несколько этапов: 1) постоянная нагрузка от собственного веса; 2) постоянная нагрузка от перегородок; 3) нагрузка от заливки полов и длительной части временной нагрузки. Учесть данные этапы приложения нагрузки пользуясь коэффициентами ползучести из таблицы 6.12 не представляется возможным, поэтому, в качестве примера, для оценки изменения модуля деформации бетона в различные промежутки времени можно воспользоваться формулами из ТКП EN 1992-1-1-2009. Поэтапное приложение общей нагрузки (с учетом фактического времени приложения) позволяет более точно оценить итоговые деформации вызванные ползучестью бетона, т.е. позволяет уменьшить деформации конструкции по результатам расчетов.

Определим коэффициент ползучести ф0 для плиты толщиной 180 мм из бетона В25 в возрасте 365 дней (в момент приложения нагрузки от заливки пола и временной нагрузки), при относительной влажности воздуха (RH) 80%.

ф0 — условный коэффициент ползучести, который может быть определен следующим образом:

ф0 = фRH х в(fcm) х в(t0);

Условный приведенный размер элемента h0 = 2Ac / u;

где Ас — общая площадь поперечного сечения бетона;

u — периметр элемента, контактирующий с атмосферой;

h0 = 2 х (1000 х 180) / (2 х 1000) = 180 мм;

fcm = 25 х 0,95 = 23,75;

т.к. f_cm Рис. 1. Таблица значений коэффициента ф (t, t0) из книги «Теория расчета железобетонных конструкций на прочность и устойчивость. Современные нормы и Евростандарты. А.Д. Беглов. Р.С. Санжаровский. 2006 г.» (Источник: «https://dwg.ru/dnl/5013»)

вc (t, t0) — коэффициент, описывающий развитие ползучести во времени после приложения нагрузки, который рассчитывается по следующей формуле:

вc (t, t0) = ((t — t0) / (вн + t — t0))^0,3 = ((337 / (649,49 + 337))^0,3 = 0,725;

где t — возраст бетона на рассматриваемый момент, сут;

t0 — возраст бетона в момент приложения нагрузки, сут;

t — t0 — продолжительность действия нагружения, сут;

t — t0 = 365 — 28 = 337;

вн — коэффициент, учитывающий относительную влажность воздуха (RH, %) и условный размер элемента (h₀, мм). Он может быть определен следующим образом:

для fcm Рис. 3. Таблица значений требуемой прочности бетона при распалубке в зависимости от максимальной величины нагрузки на конструкцию, из ТР 80-98

Эту информацию также часто указывают в ППР и рабочих чертежах. В результате, на не набравшую проектную прочность плиту ставят опалубку и бетонируют вышележащую плиту, в результате чего, нижележащая плита прогибается и продолжает набирать прочность в деформированном состоянии до тех пор, пока не снимут опалубку с вышележащей плиты. Например, плита из бетона класса В25, при влажности воздуха 80% и средней температуре твердения +15 град. набирает 80% прочности примерно через 14 дней. Рассчитаем условный коэффициент ползучести на момент приложения нагрузки от собственного веса такой плиты.

h0 = 2 х (1000 х 180) / (2 х 1000) = 180 мм;

Источник

Учитывать ли ползучесть в ЖБ

А для какой ситуации спрашиваете?

до сих пор бакалавр

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Ну если ведется упругий расчет в МКЭ, то программе для получения усилий в элементах, требуется соотношение жесткостей, а не их абсолютная величина. Поэтому пропорциональное уменьшение жесткости элементов в 1+(коэффициент ползучести) раз, в принципе, не имеет большого смысла.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Нашёл старые рекомендации НИИЖБ, рекомендующие при упругом расчёте считать итерациями и ползучесть учитывать при определении усилий и деформаций изменяя жёсткость участков стрежней.

Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций НИИЖБ 1988

до сих пор не понял

На практике зависит от:
— того на сколько жесткая схема (в смысле статической неопределимости),
— отношения пролета плиты перекрытия к ее толщине,
— опыта и требований эксперта,
— требований заказчика,
— качества строительства,
— вашей смелости
— и того можете ли вы позволить себе хорошего адвоката

Ищите литературу. Кодыша почитайте. Пробуйте сами. Делайте выводы.
У вас появился шанс узнать насколько глубока кроличья нора

Источник

Модуль упругости бетона

При расчетах бетонных и железобетонных конструкций по второй группе предельных состояний, в частности при определении прогибов, необходимо знать модуль упругости E (модуль Юнга) бетона при сжатии. При этом следует различать начальный E_b и приведенный E_b1 модули упругости.

Факторы, влияющие на значение расчетного модуля упругости

Более подробно сущность модуля упругости, предела пропорциональности, предела прочности, нормальных напряжений, деформаций и других понятий рассматривается отдельно. Здесь лишь отметим, что для материалов, у которых предел пропорциональности незначительно меньше предела текучести, можно использовать линейную деформационную модель. Т.е. предполагать деформации прямо пропорциональными нормальным напряжениям.

Примером таких материалов являются стали различных марок. А вот бетон к таким материалам не относится. Более того, у бетона нет ярко выраженного предела пропорциональности и предела текучести. Диаграмма напряжений бетона при постепенном загружении выглядит приблизительно так:

Рисунок 324.1

Однако это далеко не единственная из возможных диаграмм напряжений бетона, так как на значение деформаций ε будут влиять не только нормальные напряжения σ, возникающие в поперечных сечениях, но и множество других факторов:

1. Класс бетона

Начальный модуль упругости бетона зависит от класса бетона. Значение начального модуля упругости можно определить по следующей таблице:

Таблица 1. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

2. Время приложения нагрузки

При кратковременном действии нагрузки деформации бетона почти прямо пропорциональны напряжениям, кроме того такие деформации остаются упругими. При расчетах на кратковременное действие нагрузки (до 1-2 часов) значение приведенного модуля упругости на участках без трещин определяется по формуле:

Так как при длительном действии нагрузки диаграмма напряжений стремится к показанной на рисунке 324.1, то при расчетах необходимо учитывать нелинейность изменения деформаций при линейно изменяющихся напряжениях. К тому же в изгибаемых элементах нелинейному изменению деформаций препятствует сам материал. Напомню, нормальные напряжения в поперечных сечениях изгибаемых элементов прямо пропорциональны расстоянию от центра тяжести сечения, через который проходит нейтральная линия, до рассматриваемой точки. Таким образом различные слои бетона, работающие совместно, приводят к частичному перераспределению деформаций по высоте элемента, при этом перераспределенную эпюру деформаций можно условно рассматривать как линейную:

Рисунок 324.2

На рисунке 324.2 показана некоторая высота сжатой зоны сечения у, при которой нормальные напряжения σ будут прямо пропорциональны расстоянию от центра тяжести до рассматриваемой точки, это соответствует работе бетона в области условно упругих деформаций. При этом изменение деформаций можно рассматривать по зависимости, показанной на рисунке 324.2.а) или 324.2.б). Часто расчетами на прочность допускается наличие в сжатой области пластического шарнира, при котором изменяется эпюра напряжений и соответственно увеличивается значение деформаций:

Рисунок 324.3

На основании этого для упрощения расчетов обычно принимается двухлинейная (рис. 324.3. а) или трехлинейная (рис. 324.3.б) диаграмма состояния сжатого бетона. Согласно СП 52.101.2003 трехлинейная диаграмма выглядит так:

Рисунок 324.4

3. Влажность воздуха

Значение коэффициента ползучести определяется по следующей таблице:

Таблица 2. Коэффициенты ползучести бетона

а значения деформаций ε_bo и ε_b2 при необходимости (если нормальные напряжения больше 0.6Rb,n) определяются по таблице 3:

Таблица 3. Относительные деформации бетона (согласно СП 52-101.2003)

4. На значение модуля упругости бетона также влияют температура окружающей среды и интенсивность радиоактивного излучения.

А теперь попробуем выяснить, как все эти теоретические цифры можно применить на практике.

Определение значения модуля упругости

1. Сначала выясним, какими будут параметры сечения при расчетном модуле упругости Е_b1. Согласно формулы (324.3) и таблицы 2, при классе бетона В15 и при влажности 40-75%:

E_b1 = 245000/(1 + 3.4) = 55681 кгс/см 2

2. Тогда высоту сжатой части приведенного сечения посредине балки можно найти, решив следующее уравнение:

Решение этого уравнения для рассматриваемой плиты даст у_l/2 = 8.61 см.

Тогда приведенный момент сопротивления при такой высоте сжатой зоны сечения составит:

W = 2by 2 /3 = 2·100·8.61 2 /3 = 4942.14 см 3

3. Определим значение максимальных нормальных напряжений. Так как увеличение деформаций следует учитывать только при действии постоянных и длительных нагрузок, то значение момента от таких нагрузок составит:

σ = M/W = q_ll 2 /8W = 6.5·560 2 /(8·4942.14) = 51.56 кгс/см 2 2 (321.3.1)

Это означает, что для дальнейших расчетов плиты на действие длительных нагрузок можно использовать полученное значение модуля упругости бетона без каких-либо дополнительных поправок.

4. Расчетный момент инерции составит

I_p = W·y = 4942.14·8.61 = 42551.8 см 4 (321.5)

5. Значение прогиба при действии постоянных и длительных нагрузок составит

f = k5ql 4 /384E_b1I_p = 0.93·5·6.5·560 4 /(384·55681·42551.8) = 3.27 см (321.6)

При определении прогиба по начальному модулю упругости мы искусственно занизили значение высоты сжатой зоны из-за нарастания пластических деформаций в результате превышения расчетного сопротивления. В данном же случае уменьшение модуля упругости бетона означает увеличение высоты сжатой зоны, а кроме того, значение нормальных напряжений, как показал расчет, не превышает 0.6R_b,n.

В связи с этим разницу при определении приблизительного прогиба по начальному и расчетному модулям упругости бетона можно считать не существенной. Т.е. при определении приблизительного значения прогиба расчет можно выполнять как по начальному значению модуля упругости бетона, так и с учетом его изменения в результате действия длительной нагрузки. Вот в в принципе и все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).

Источник

Ползучесть бетона

С течением времени деформации в бетоне могут возрастать без увеличения внешней нагрузки. Данное свойство материалов называется ползучестью.

Ползучесть – способность бетона к увеличению деформаций без изменения внешней нагрузки.

Стоит отметить, что ползучесть свойственна не только бетону, но и многим пластикам, льду, а также металлам при повышенных температурах и другим материалам.

В бетоне ползучесть проявляется как при сжатии, так и растяжении. В большинстве случаев ползучесть является отрицательным фактором, однако в ряде случаев ползучесть можно считать полезным свойством – например, ползучесть может приводить к увеличению трещиностойкости и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях.

Численно ползучесть бетона может характеризоваться двумя показателями:

1. Коэффициент ползучести. Коэффициентом ползучести называется отношение деформаций ползучести к упругим деформациям. Таким образом, если мы говорим, что коэффициент ползучести равен 2,0, то это означает, что деформации ползучести вдвое превышают упругие, а полные деформации, следовательно, втрое превысят упругие.

Релаксация напряжений в бетоне.

Релаксация – способность бетона к уменьшению напряжений при постоянной деформации.

Релаксация и ползучесть имеют единую природу, т.е. при постоянных напряжениях происходит увеличение деформаций бетона (явление ползучести), а при постоянных деформациях происходит уменьшение напряжений в бетоне (явление релаксации).

Источник