Podstawy reologii konstrukcji z betonu. Fundamentals of rheology of concret

Opis

Zakres monografii obejmuje dwa wątki: tworzenie i rozwój konstytutywnych związków reologii oraz kwantyfikację, czyli ilościowe ujmowanie zjawisk reologicznych (pełzania i relaksacji) w betonie, a także uwzględnianie zjawisk reologicznych w normach projektowania konstrukcji z betonu.

W rozdziale 1 przedstawiono genezę i twórców reologii oraz skutki zjawisk reologicznych: pełzania i relaksacji, występujących w naturze i w materiałach konstrukcyjnych. Opisano trzy sposoby modelowania związków konstytutywnych: przez aproksymację empirycznych krzywych pełzania, dobór odpowiedniego reologicznego mechanicznego modelu oraz na podstawie zasady superpozycji Boltzmanna – Volterry.

W rozdziale 2 przedstawiono – utworzone na podstawie empirycznych krzywych pełzania – techniczne teorie pełzania, m.in. teorię opisaną prawem Bayley’a – Nortona. Teorie te odpowiednie są do materiałów konstrukcyjnych (metale i kompozyty polimerowe), w których odkształcenie pełzania nieliniowo związane jest z naprężeniem.

W rozdziale 3 pokazano tworzenie związków konstytutywnych na podstawie reologicznych modeli mechanicznych, reprezentujących liniowo lepkosprężysty materiał. Związki te są wykorzystywane jako alternatywne równania przyrostowe związków teorii dziedziczenia.

W rozdziale 4 przedstawiono uogólnione związki konstytutywne ciał liniowo lepkosprężystych, opisywane równaniami całkowymi lub operatorowo-różniczkowym. Wskazano na możliwość wykorzystania analogii lepkosprężystości i sprężystości T. Alfrey’a. Rozdział 5 dotyczy kwantyfikacji rozumianej jako ilościowe ujęcie przebiegu zjawisk pełzania i relaksacji w betonie. Wykazano, jak definicja współczynnika pełzania pozwala w związku konstytutywnym uwzględnić wiek betonu w chwili obciążenia (starzenie się) betonu i czas oddziaływania obciążenia oraz wpływ czynników innych poza naprężeniem. Ponadto dokonana została analiza współczynników pełzania w EC2 oraz proponowanych w MC 2010.

Rozdział 6 zawiera studium utworzenia podstawowej w odniesieniu do betonu, uogólnionej teorii dziedziczenia. Teoria ta uwzględnia nie tylko historię (pamięć) przebiegu zmian naprężenia lub odkształcenia w czasie (stąd nazwa dziedziczenia), lecz także wpływ starzenia się betonu oraz zmiany współczynnika sprężystości z wiekiem betonu.

W rozdziale 7 opisano kolejno związki konstytutywne klasycznych teorii pełzania betonu: 1) dziedziczenia, uwzględniającej czas oddziaływania obciążenia oraz starzenie się betonu, 2) sprężystego dziedziczenia, pomijającej starzenie się betonu, 3) starzenia, dodatkowo uwzględniającej podobieństwo krzywych pełzania betonu.

W ostatnim rozdziale przedstawiono modyfikacje metod rozwiązywania równań całkowych pierwszej teorii dziedziczenia, przyjętych za podstawowe w EC2 i MC 2010. Opisano zarówno dokładniejsze metody polegające na przekształceniu ich w równania przyrostowe, jak i uproszczony sposób ich algebraizacji, zwany metodą AAEM (Age Adjusted Effective Modulus). Zwrócono uwagę na ograniczone możliwości wykorzystywania tej metody, a szczególnie zdefiniowanego w niej współczynnika starzenia o stałej wartości 0,8.

Spis treściStreszczenie / 7Summary / 9Ważniejsze symbole / 11Słowo wstępne / 151. Zjawiska reologiczne w materiałach raz ich modelowanie / 191.1. Wstęp / 191.2. Badania i opisy zjawisk reologicznych w materiałach budowlanych / 201.3. Modelowanie zjawisk reologicznych / 262. Techniczne teorie pełzania / 293. Modele reologiczne materiałów / 353.1. Mechaniczne modele reologiczne proste i złożone / 35 3.2. Mechaniczne modele reologiczne uogólnione / 483.3. Mechaniczne modele reologiczne nieliniowe / 504. Uogólnione związki konstytutywne ciał liniowo lepkosprężystych i analogie do ciał liniowo sprężystych / 594.1. Związki konstytutywne reologii opisywane równaniami całkowymi / 554.2. Związki konstytutywne reologii opisywane równaniami operatorowo-różniczkowymi / 584.3. Analogie związków konstytutywnych ciał sprężystych i lepkosprężystych / 595. Kwantyfikacja zjawiska pełzania betonu w poszczególnych reologicznych związkach konstytutywnych / 635.1. Wstęp / 635.2. Kwantyfikatory zjawiska pełzania betonu / 635.3. Kwantyfikatory pełzania w klasycznych teoriach pełzania betonu / 665.4. Funkcje pełzania w normach projektowania konstrukcji z betonu / 705.5. Funkcje pełzania betonu w MC / 746. Studium rozwoju teorii pełzania betonu / 776.1. Wstęp / 776.2. Rozwój teorii dziedziczenia betonu / 786.3. Teorie dziedziczenia w zastosowaniu do ciał nieliniowo sprężystych / 886.4. Teorie dziedziczenia uogólnione na złożony stan naprężenia / 907. Sto