Gwałtowny rozwój konstrukcji

Gwałtowny rozwój konstrukcji z betonu sprężonego wysunął na pierwszy plan zagadnienie wpływu odkształceń trwałych betonu na rozkład naprężeń w elementach żelbetowych. Powodem powstawania tego rodzaju odkształceń są zjawiska skurczu i pełzania.

Obecnie zajmiemy się metodami ustalania wpływu odkształceń skurczowych i pełzania na rozkład naprężeń w przekrojach żelbetowych (program uprawnienia budowlane na komputer). Żelbet jest, jak wiadomo, konstrukcją zespoloną, w której łączy się działanie betonu i stali. Te dwa współpracujące ze sobą materiały nie mogą pozostać obojętne na zmiany zachodzące w jednym z nich. Odkształcenia wywołane skurczem lub pełzaniem betonu wywołują powstawanie dodatkowych naprężeń w stali, która przeciwstawiając się tym odkształceniom powoduje ze swej strony miejscowe naprężenia w betonie (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Ponadto stal, posiadając 50-krotnie wyższy od betonu współczynnik przewodności cieplnej, szybciej się nagrzewa lub stygnie, wskutek czego powstają dodatkowe chwilowe naprężenia na styku obu materiałów.

Ten rodzaj naprężeń odgrywa największą rolę w konstrukcjach o tzw. sztywnych wkładkach. Dokładne obliczenie naprężeń wywołanych wyżej omówionymi przyczynami natrafia na poważne trudności matematyczne, szczególnie gdy chodzi o ustalenie ich w konstrukcjach (uprawnienia budowlane). statycznie niewyznaczalnych, gdzie są one jeszcze funkcją czasu. Z tego względu w odnośnych obliczeniach są stosowane liczne uproszczenia.

Z punktu widzenia rozkładu naprężeń skurczowych i wywołanych pełzaniem, konstrukcje żelbetowe dzieli się na:
- statycznie wyznaczalne i
- statycznie niewyznaczalne.
Ze względu na pewne specjalne cechy odróżnia się jeszcze konstrukcje łukowe (program egzamin ustny).
Pierwszą teorię rozkładu naprężeń dla tych trzech przypadków podali Dischinger i Mórsch. Wyszli oni z założeń, podpartych zresztą badaniami, że dostatecznie dokładne wyniki osiągnie się obliczając naprężenia skurczowe i pełzania na podstawie prawa llooke’a przy hipotezie płaskich przekrojów Bernoulliego. Obliczenie takie dało się przeprowadzić dzięki wprowadzeniu modułu sprężystości, zmiennego w czasie, zwanego przez Dischingera modułem pełzania.

Wyniki prób wytrzymałościowych

Badanie Riischa przeprowadzono ostatnimi laty, a zreferowane w Wiedniu na konferencji Comite Europeen du Beton (CEB) w 1959 r. wykazały, że wykresy zależności odkształceń e od naprężeń a charakteryzujące beton ulegają zmianie w zależności od czasu t obciążenia oraz szybkości jego wzrostu (opinie o programie). Dotychczas jako miarodajne przyjmujemy wytrzymałości zmierzone pod obciążeniem doraźnym (patrz rozdz. 1), tymczasem obciążenia długotrwałe, wywołujące jakby samoobronę materiału, dają odmienne parametry.

Pojęcia obciążenia doraźnego i trwałego są umownymi, gdyż nie ma wyraźnego między nimi rozgraniczenia. Wyniki prób wytrzymałościowych odczytywane przy różnym czasie trwania obciążenia dają krzywe ciągłe. Z tego względu oba sposoby obciążenia zostały ujęte przepisami dotyczącymi metod badań.

Badania prowadzone pod kierunkiem Riischa, głównie przez Rascha wykazały, że:
- czas trwania obciążenia wywiera wyraźny wpływ na wytrzymałość elementów żelbetowych,
- zmiana odkształceń betonu po przekroczeniu granicy wytrzymałości R zależy od szybkości wzrostu naprężenia,
- odkształcenia betonu wywołane naprężeniami niszczącymi nie są stałe, ale też zależą od szybkości wzrostu naprężeń (segregator aktów prawnych).

Stwierdzenia te widać wyraźnie w pęku krzywych, obrazujących wyniki badań Ruscha. Wytrzymałość odczytana pod działaniem doraźnego, szybko wzrastającego obciążenia przewyższała o 10% wytrzymałość uzyskaną przy obciążeniu długotrwałym i wolno wzrastającym. Odkształcenia po przekroczeniu granicy wytrzymałości przy obciążeniu doraźnym wzrastały przy dużo niższych naprężeniach niż przy obciążeniu długotrwałym (promocja 3 w 1).