Определение деформативных характеристик

При стандартизации методов определения деформативных характеристик необходимо учитывать поведение материала при нагружении, обусловленное его структурой. Так бетон при нагружении ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы; это объясняется конгломератной структурой бетона

развитию коэффициента поперечных деформаций до 0,5, т.е. до максимального значения, теоретически возможного для сплошного тела.

При небольших напряжениях и кратковременном нагружении для бетона характерна упругая деформация. Если напряжение превосходит 0,2-0,3 от предела прочности, то наблюдается заметная остаточная (пластическая) деформация (смотри рисунок 10) и полная деформация равна сумме пластической и упругой (εполн = εупр + εпл).

Относительная деформация ε

Рисунок 10 - Кривая деформирования бетона

Зависимость относительной деформации от напряжения σ – не прямолинейна, таким образом, для каждого напряжения существует свой модуль упругости. За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают отношение нормального напряжения к относительной деформации при напряжении не более 0,3 от предела прочности. Таким образом, начальный модуль упругости представляет собой тангенс угла наклона касательной ОА к кривой деформирования бетона. Строительные нормы и правила (СНиП) устанавливают начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении.

Призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона всех видов бетонов определяют по ГОСТ 24452-80. Определение проводят на образцах-призмах квадратного сечения или цилиндрах с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 4, базовый 150×150×600 мм. Измерение деформаций производят тензометром и другими приборами, с точностью замера 1·10-5.

Начальное усилие обжатия образца, которое в дальнейшем принимают за условный нуль, должно быть не более 2 % от ожидаемой разрушающей нагрузки Рр. Нагружение должно проводиться ступенями до уровня нагрузки (40±5) % Рр, через 10 % от Рр со скоростью нагружения (0,6±0,2) МПа/с. На каждой ступени следует проводить выдержку нагрузки от 4 до 5 минут и записывать показания приборов в начале и конце ступени.

При нагрузке, равной (40±5) % Рр снимают прибор с образца и проводят дальнейшее нагружение его с постоянной скоростью до разрушения.

Призменная прочность для каждого образца

где Рр – разрушающая нагрузка;

F – площадь поперечного сечения образца.

Модуль упругости и коэффициент Пуассона вычисляют для каждого образца при уровне нагрузки, составляющей 30 % от разрушающей. Модуль упругости

внешней нагрузки, равной 30% от разрушающей;

Р1 – соответствующее приращение внешней нагрузки;

ε1у – приращение упруго-мгновенной относительной продольной деформации образца, соответствующее уровню нагрузки Р1=0,3Рр и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.

Коэффициент Пуассона рассчитывают по формуле:

где ε2у – приращение упруго-мгновенной относительной поперечной деформации образца, соответствующее уровню нагрузки Р1=0,3Рр и замеренное в начале каждой ступени ее приложения.

Значения ε1у и ε2у рассчитывают по формулам

ε1у = ε1 - Σε1п, (52)

ε2у = ε2 - Σε2п, (53)

где ε1 и ε2 – приращения полных относительных продольных и поперечных деформаций образца, соответствующие нагрузке Р1 = 0,3Рр и замеренные в конце ступени приложения;

Σε1п и Σε2п – приращения относительных продольных и поперечных деформаций быстронатекающей ползучести, полученные при выдержках нагрузки на ступенях нагружения до уровня нагрузки Р1=0,3Рр.

Значения относительных деформаций

где ∆l1 и ∆l2 - абсолютные приращения продольной и поперечной деформаций образца, вызванные соответствующим приращением напряжений;

l1 и l2 - фиксированные базы измерения продольной и поперечной деформаций образцов.