Б. Усадка железобетона

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутрен­ней связью, препятствующей свободной усадке бетона. Согласно опытным данным, усадка и набухание железо­бетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и на­бухание бетона. Стесненная деформация усадки бетона приводит к появлению в железобетонном элементе начальных, внутренне уравновешенных напря­жений - растягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре.

Рис. 10. Усадка и набухание.1 - бетона; 2 - железобетона

Рис. 11. Деформации усадки образцова - бетонного; б – железобетонного

Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетонного элемента ε_sl и стесненной усадки ар­мированного элемента ε_sl,_{s э} ε_bt = ε_sl – ε_sl,s, возникают средние растягивающие напряжения в бетоне σ_bt = ε_bt E_bt

Наибольшие значения этих напряжений находятся в зо­не контакта с арматурой. Деформации ε_sl,s являются для арматуры упругими, и в ней возникают сжимающие напряжения σ_s = ε_sl,s E_s (1.24)

Уравнение равновесия внутренних усилий элемента, армированного двусторонней симметричной арматурой, имеет вид σ_s A_s= σ_bt A (1.25)

где As — площадь сечения арматуры; А - площадь сечения элемента. Отсюда найдем

σ_s = σ_bt (A/A_s) = σ_bt/μ₁ (1.26)

где μ₁ = As/A — коэффициент армирования.

Подставляя в (1.22) деформации, выраженные через напряжения по (1.23), (1.24), (1.26)

σ_bt /E`_bt= ε_sl - σ_bt/μ E_s найдем значение растягивающих напряжении в бетоне

σ_bt = ε_sl E_s / (1/μ₁ + ν/λ_bt) (1.27)

ν=E_s/E_b —отношение модулей упругости арматуры и бетона.

При усадке железобетона растягивающие напряжения в бетоне зависят от свободной усадки бетона ε_sl, коэффициента армирования μ, класса бетона. С увеличением содержания арматуры в бетоне растягивающие напряжения σ_bt увеличиваются, и, если они достигают временного сопротивления при растяжении R_bt, возни­кают усадочные трещины.