Р.БАЛЯВИЧЮС, д-р техн. наук, ассист., Е.ДУЛИНСКАС, д-р техн. наук, доц. (Вильнюсский технический университет им. Гэдиминаса), Учет линейной ползучести в расчетах железобетонных элементов

Учет ползучести при оценке напряженно- свойств бетона. В нормативах многих стран, таких, как деформированного состояния железобетонных элементов ENV 1992-1-1 (Евронормы ЕС-2). ACI 209-92 (США), является весьма сложной задачей, поскольку, кроме DIN 4227 (Германия), и других, ползучесть бетона большого количества влияющих факторов, приходится учитывается удельными показателями: мерой или длительные деформации бетона регламентируются в расчетах потерь преднапряжения от ползучести бетона и в расчетах прогибов без нормирования удельных показателей ползучести.

Так, длительные прогибы железобетонных элементов без трещин в области линейной ползучести по [ 1 ] рассчитываются достаточно приближенно с помощью эмпирических коэффициентов <рЪ) и <рЬ2 , которые учитывают лишь часть факторов, влияющих на деформации ползучести. Потери преднапряжения от ползучести бетона определяются также по формулам аппроксимирования экспериментальных результатов [2]. Очевидно, что зависимости СНиП 2.03.01-84 для расчета длительных прогибов и потерь преднапряжения от ползучести методически между собой не согласованы и в явном виде не зависят от меры или характеристики ползучести бетона.

В наших работах [3, 4] сделана попытка устранить этот недостаток. В частности, на основе анализа экспериментальных исследований, теории ползучести и положений норм [1] были получены зависимости меры и характеристики ползучести бетона, описывающие большую область длительных деформаций и удовлетворяющие установкам СНиП 2.03.01-84. В данной статье приводятся основные результаты этих исследований.

При изменении во времени напряжений в бетоне его деформации на основе известных уравнений [5] и принципа эквивалентного энергетического воздействия [6] определяются:




Адекватность теоретических величин мер ползучести, рассчитанных с помощью формулы (2) и предложенной зависимости (5), а также коэффициентов (15-16) исследований показана на рис.2. Меры С определены для экспериментальных моментов времени t.

Проведенный статистический анализ [3] позволил определить средние отношения fc = Ceksp(t,t0)/C(t,t0) и коэффициенты вариации 8К, которые характеризуют соответствие экспериментальных и теоретических мер ползучести на всем интервале времени /.

Из 474 относительных значений получено, что меры ползучести, определенные по предлагаемой методике, как и меры ползучести, рассчитанные по методу ЕС-2 [11], в среднем одинаково (к=0,89 раза) отличаются от экспериментальных результатов, но разброс предлагаемых теоретических величин ниже (коэффициент вариации 8К=27%), чем для методики норм ЕС-2 [11] (коэффициент вариации 5К=31%).


Сравнение экстраполированных значений 149 образцов предельных мер ползучести Ceksp(coy28) по данным [8] с теоретическими значениями С(оо,28), рассчитанными с помощью предложенной зависимости (5) и коэффициентов (15-16), показано на рис.3.

Статистический анализ этих данных, по которым класс бетона, количество воды для затворения смеси изменялись в очень широких пределах (В8-ьВ80, 136-306 л/м3), показал, что предельные меры ползучести, определенные по предлагаемой методике, в среднем в к=0,95 раза отличаются от экспериментальных результатов при коэффициенте вариации 8К=22% Результаты методики норм ЕС-2 [11] для тойже выборки: к=0,95 и 8К=26%.

Аналогичный анализ выборки результатов 112 образцов бетона классов В20-В60 для методики норм [7] дает к=0,99 и 8К=26%.


Предложенная зависимость (5) также была проверена в расчетах потерь преднапряжения арматуры от ползучести бетона, которые можно определить с переменным интервалом времени в зависимости от заданной точности расчета [4]:


В результате численного эксперимента получено, что потери предварительного напряжения от ползучести бетона, рассчитанные по формуле (17) с использованием предложенной меры ползучести (5), в некоторых случаях до 10% [12] отличаются от тех же потерь норм [1] при

Удельные характеристики ползучести, соответствующие требованиям норм [1], можно установить используя коэффициент упругости бетона в методике расчета длительных прогибов:


При относительной влажности воздуха 40-75% из уравнения (18) соответствующая установкам норм [1] характеристика ползучести р(оо)=1,35. Она не зависит от класса и возраста бетона, масштабного фактора и лишь частично зависит от влажности окружающей среды.

Для оценки предложенной зависимости (5) в расчетах длительных прогибов железобетонных элементов без трещин, проведен статистический анализ. Экспериментальные и теоретические величины прогибов 62 элементов показаны на рис.4. Продолжительность испытаний составляла от 100 до 1000 суток.

Из 338 относительных значений во всем интервале времени наблюдений t получено, что длительные прогибы, определенные с использованием предложенных зависимостей, в среднем в к=0,97 раза отличаются от экспериментальных результатов при коэффициенте вариации ?к=12,6%. Методика норм ЕС-2 [11] для той же выборки дает результаты при к=0.91 и 6К 17,6%.


Как видно из проведенного анализа и статистической оценки результатов расчета с опытными данными, предложенная зависимость меры ползучести С(Мо) вполне пригодна для оценки напряженно- деформированного состояния железобетонных элементов при длительном действии нагрузки в области линейной ползучести.

Выводы

1. Ha основе анализа экспериментальных исследований, теории ползучести и требований норм [ 1 ] предложена зависимость меры ползучести С(/,/0) для бетона классов В15-В60, учитывающая влияние основных факторов и удовлетворяющая установкам СНиП 2.03.01-84.

2. Предложенная методика и зависимости удельных показателей ползучести бетона могут быть использованы в расчетах железобетонных конструкций, подвергающихся продолжительному воздействию нагрузки в области линейной ползучести.

Бетон и железобетон, 2002 №1