6. Ползучесть бетона. Ее влияние на напряжение в бетоне и арматуре. Влияние ползучести на предварительное напряжение растянутой арматуры.

П ластические свойства бетона вызывают такое явление, как ползучесть: свойство материала деформироваться при постоянной нагрузке.

Ползучесть разделяют на линейную, при которой зависимость между напряжениями и деформациями приблизительно линейная, и нелинейную, которая начинается при напряжениях, превышающих границу образования структурных микротрещин. Такое разделение ползучести условно, так как в некоторых опытах наблюдается нелинейная зависимость напряжения и деформаций даже при относительно малых напряжениях Учет нелинейной ползучести имеет существенное значение в практических расчетах предварительно напряженных изгибаемых, внецентренно сжатых и некоторых других элементов. Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо от того, с какой скоростью загружения было получено напряжение, конечные деформации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми. С ростом напряжений ползучесть бетона увеличивается. Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый бетон. Ползучесть бетона в сухой среде значительно больше, чем во влажной. Технологические факторы также влияют на ползучесть бетона: с увеличением W/C и количества цемента на единицу объема бетонной смеси ползучесть возрастает; с повышением прочности зерен заполнителей, повышением прочности бетона, его класса она уменьшается.

Чем выше _b или чем ниже прочность бетона, тем больше деформации ползучести _п (рис. 4). Наиболее интенсивно _п проявляется в первое время после приложения нагрузки, затем они постепенно затухают в течение нескольких лет.

При вибрационных нагрузках с большим числом повторений в минуту (200-600) наблюдается ускоренное развитие ползучести бетона, называемое виброползучестью или динамической ползучестью.

Влияние ползучести на предварительное напряжение растянутой арматуры Рассмотрим схему на рис. 6. После приложения нагрузки N бетон и арматура укоротились на величину, соответствующую относительной деформации _b (благодаря сцеплению, они работают совместно). В бетоне установилось сжимающее усилие N_b1, а в арматуре N_sc1. Затем, вследствие ползучести, деформации выросли на величину _п. Поскольку арматура работает практически упруго, сжимающие напряжения в ней с течением времени возрастают по закону Гука на величину _sc= _пЕ_s, а усилие – на величину N_sc = _scA_s (где А_s – площадь сечения арматуры), т.е. N_sc2 = =N_sc1 + N_sc. Но если N_sc растет, а внешняя сила N постоянна, то, значит, усилие и напряжения в бетоне падают: N = N_b1 + N_sc1 = N_b2 + N_sc2. Происходит перераспределение напряжений: бетон частично разгружается, а арматура дополнительно нагружается. При наличии в сжатом бетоне преднапряженной (предварительно натянутой) арматуры растягивающие напряжения в ней падают, “теряются” – отсюда и термин “потери напряжений” (От момента натяжения арматуры до начала приложения внешней нагрузки на конструкцию часть величины предварительного напряжения _sp безвозвратно теряется).