Вобычных условиях работы бетонные и железобетонные конструкции часто подвергаются воздействиям не силового характера, вызывающим изменения их деформированного состояния. Действие температуры существенно меняет характер работы сооружения. Под влиянием повышенных и отрицательных температур в сооружении возникает неоднородность бетона, обусловленная изменением его свойств.
Проблема расчета железобетонных сооружений с учетом температуры состоит в разработке методов, учитывающих физическую нелинейность деформирования железобетона в условиях существенной неоднородности и анизотропии материала, а также особенности развития температурно-усадочных и упругих деформаций бетона.
В статье приводится описание влияния повышенных температур на механические свойства бетонов. В основном рассматривается диапазон температур от 20 до 200 °С, так как он охватывает широкую область эксплуатационных режимов работы железобетонных конструкций. При более высоких температурах применяются специальные жаростойкие бетоны.
Воздействие повышенных температур на бетон вызывает температурные деформации, изменение упругих характеристик (модуль упругости, коэффициент поперечной деформации) и прочностных свойств материала, влияет на общую диаграмму деформирования бетона.
Воздействие температуры на ненагруженный бетон приводит к возникновению в нем температурных деформаций. Общая величина деформаций ненагруженного бетона при действии повышенных температур включает три вида деформаций – деформации усадки, обратимые и необратимые температурные деформации. Соответственно температурно-усадочные деформации бетона могут быть определены по формуле:
где εirT (T) и εrT (T) – соответственно необратимые и обратимые температурные деформации при нагреве бетона до температуры T; εshr(T) – деформации усадки бетона при повышенной температуре T.
Необратимые температурные деформации определяются по формуле:
где αir(T) – коэффициент линейных необратимых температурных деформаций; ΔT = T – T0 , где T0 = 20 °C – значение нормальной температуры.