logo

Сопротивление бетона изгибу

Бетонная балка, подверженная действию изгибающей нагрузки, доходит до разрушения вследствие потери бетоном прочности в крайних растянутых волокнах. Первая трещина разрыва, появившаяся на растянутой зоне балки, немедленно влечет за собой разрушение, так как в поперечном сечении, соответствующем этой трещине, рабочая высота и момент сопротивления уменьшаются, а это вызывает дальнейший рост напряжений.

Наиболее правильный путь для вычисления R' из опыта на изгиб заключается прежде всего в установлении эпюры напряжений, которая максимально соответствовала бы действительной природе рассматриваемого явления. Метод Фере для нахождения истинного закона деформаций бетона из опыта на изгиб может [дать в этом случае руководящие указания.

На рисунке приводится одна из нескольких диаграмм, полученных в 1937 г. инж. В. Г. Лукиным при обработке им опытов с бетонным балками по методу Фере.

Диаграмма относится к балке сечением 15х15 см, испытанной в возрасте 90 дней; соответствующая кубиковая прочность бетона равна 145 кг/кв.см. Из рассмотрения диаграммы следует что:

1. Как в сжатой, так и в растянутой зонах балки напряжения бетона подчиняются резко различающимся криволинейным законам.

2. В области сжатия кривая имеет вид, хорошо охватываемый параболой. Но отклонения параболы от прямолинейного закона в пределах тех напряжений, которые соответствуют прочности балки, не велики. Если кривую сжатия заменить хордой, то площадь эпюры сжатия уменьшится всего на 5%; на изменении плеча внутренних сил такая замена отразится совсем ничтожно.

3. Кривая растяжения имеет совершенно иной характер: вначале она также уподобляется параболе, но с иными параметрами, чем кривая сжатия, а затем представляет прямую, почти параллельную оси деформаций. Эго указывает на наличие пластической растяжимости бетона перед появлением в нем трещин разрыва. В данном случае наибольшее растягивающее напряжение R' = 9,8 кг/см2; оно появилось при деформации, примерно равной 0,00008, тогда как моменту излома балки, отвечала деформация 0,0002, т. е. в 2,5 раза большей величины.

При принятых выше предпосылках мы можем и не делать различия между сопротивлением бетона разрыву при обыкновенном осевом растяжении и его сопротивлением разрыву при изгибе. Вместе с тем мы допускаем, что бетон обладает перед разрывом некоторой способностью к пластическим деформациям. В наличии этой способности нас главным образом убеждают те данные, которые получаются при обработке опытов на изгиб по методу Фере. На пластическую растяжимость бетона указывал в свое время еще Консидер, особенно подчеркивая ее значимость при наличии в бетоне хорошо распределенной арматуры. Но последняя конечно не может изменить свойств, присущих бетону как материалу; она может лишь способствовать более резкому их проявлению. Наконец полученные при таком допущении результаты теоретических подсчетов не находятся в противоречии и с данными непосредственных опытов.

Проф. Скрамтаев, исследуя вопрос о контрольных балках, приходит к выводу, что среднее отношение между условной прочностью бетона при изгибе, вычисляемой по формуле Навье, и сопротивлением бетона разрыву следует принять равным 1,7, что совпадает со средней величиной этого отношения в опытах Гоннермана и Шумана.

Вполне возможно допустить наличие и таких случаев, когда пластическая растяжимость бетона или ничтожно мала, или не успела проявиться из-за появления преждевременной трещины в балке, например при неплотной укладке бетона или при очень быстром ведении опыта. Это последнее обстоятельство несомненно должно сказываться на результатах опыта: чем медленнее возрастает нагрузка на балку, тем более благоприятны условия для развития пластических деформаций и тем меньше по величине может оказаться ломающий момент. Для получения сравнимых результатов опытов здесь, так же как и при определении других характеристик прочности бетона, необходимо установить единообразную скорость испытания.

ОСТ 90050—39 для механических испытаний бетона разрешает для контроля прочности бетона на растяжение и на изгиб, если это требуется по условиям работы конструкций, производить испытание бетонных балочек размером 15х15х120 см. Балочки испытываются на прессе мощностью 5 т или в полевых условиях путем подвешивания груза. При этом временное сопротивление растяжению определяется по формуле проф. Скрамтаева.

Еще в 1903 г. Эмпергер предложил для определения прочности бетона на постройке испытывать контрольные железобетонные балки, имеющие небольшое поперечное сечение и высокий коэффициент армирования (до 5%). Некоторое время такой прием рекомендовался и нашими нормами. Идея подобного опыта состоит в том, что при большом насыщении растянутой зоны балки арматурой разрушение балки, находящейся в условиях чистого изгиба, происходит от преодоления прочности бетона в сжатой зоне; таким образом по разрушающему моменту может быть вычислена величина R.

Не останавливаясь на дальнейшем анализе этого вопроса, можно сказать, что отказ наших норм от пользования контрольными железобетонными балками как методом определения прочности бетона R вполне правилен.