EARLY AGE RESTRAINED STRAINS AND SELF-STRESSES OF THE EXPANSIVE CONCRETE CORE IN THE SYMMETRICAL PLANE RESTRAINED CONDITION
Authors: Kravchenko V. 
Published: February 2020

The expansive concrete is used in the reinforced concrete structures to shrinkage compensating. Most efficiently its application in the Concrete Filled Steel Tubes (CFST), in which the expansive concrete cant only compensate basic shrinkage of the filled CFST to effectively prevent separation structure but also induce self-stresses in the concrete core to keep it under in-plane biaxial compression before applying load. The practical design of the CFST structures requires accurate estimation of restrained strain and stress in the expansive concrete core during the early age of curing. Currently, phenomenological models for the estimation of concrete strains are commonly used. At the same time, there are models which based on the principles and assumptions of the elasticity theory that have advantages over phenomenological models. Major disadvantage of these models is that they consider the development of concrete strains, taking into account only its elastic behavior, which predetermines their low accuracy. In this article, the stress-strain development model for the restrained expansion strains and self-stresses estimation of expansive concrete core, taking into account the relaxation stresses due elastic and plastic deformation under both internal (aggregate) and external (steel shell) restrained conditions and a cumulative force induced by these restrains, what allows to determine more accuracy values is presented.

Напрягающий бетон используют в железобетонных конструкциях как один из способов компенсации усадочных деформаций бетона. Наиболее эффективно его применение в сталетрубобетонных элементах, в которых напрягающий бетон не только компенсирует усадку, предотвращая отделение стальной оболочки от бетонного ядра, но также способствует возникновению самонапряжений в бетонном ядре, сохраняя его двухосное обжатие до момента приложения нагрузки. Для проектирования сталетрубобетонных элементов из напрягающего бетона необходима точная оценка развития собственных деформаций и самонапряжений бетонного ядра во времени. В настоящее время в строительной практике для прогнозирования собственных деформаций бетона в основном используют феноменологические модели. В то же время существуют также модели, основанные на положениях и допущениях теории упругости, которые обладают рядом преимуществ перед феноменологическими моделями. Основным недостатком таких моделей является то, что они рассматривают развитие деформаций бетона, принимая во внимание только его упругое поведение, что в конечном итоге предопределяет их невысокую точность. В данной статье предложена модель для оценки собственных связанных деформаций и самонапряжений в ядре из напрягающего бетонного в сталетрубобетонных элементах, которая учитывает релаксацию собственных напряжений в результате проявления упругой и пластической деформации в условиях внутреннего (заполнитель) и внешнего (стальная оболочка) ограничений, а также результирующее поле напряжений от суммарной реакции в ограничивающих связях, что позволяет получать более адекватные их значения.