Антаков А.Б. Прочность элементов из легких и ячеистых бетонов при местном действии нагрузки (Прочность элементов из легких и ячеистых бетонов при местном действии нагрузки), страница 4

Обгпнм дгя этих теорий являются предположения об изотропности материала и об упругом изменении его объема. Согласно зппп теориям, пластические деформации развиваются только за счет изменения формы, обусловленного зависимостью между девиаторами напряжений и деформаций. Однако по утверждению О.Я.

Берга 1 б 1, при испытании материалов, различно сопротивляюшихся сжатию и растяжению, наблюдаются выраженные отклонения от этого закона, объяснить которые удалось лишь на основе явлений, связанньзх с постепенньпи развитием методик изучения процессов разрушения структуры материала под нагрузкой. Кроме того, теория А.А. Ильютшпт не позволяет непосредственно связать деформзционные зависимости с условнямн предельного состояния, т.е.

деформативность материала с его прочностъю. Вопросам разрабопм зависимости между компонентами деформаций и напряжений посвящены работы Т. Лыс 1 120 ], Х. Купфер получил эмпирические зависимости: - междуоктаэдрнческими нормальными напряжениями и деформациямн „ - между окгаэдрическимн касательными напряжениями и деформацнаии сдвига. Большим вкладом является деформвционная теория пластичности бетона Г.А. Гениева 1 23 1. Эта работа заложила некоторые основы построения современных теорий деформнрования бетона Этой теорией учитывается нелинейность диаграммы работы бетона, его объемные изменения — эффект дилатации.

Она стыкуется с условием прочности, так как 23 предельная инт~~с~вно~ть деформаций сдвига входит в деформационные соотношения. Теория пластичности Г.А. Гениева получила дальнейшее развитие в работах М.Б. Лившица 1 127 ), А.И. Козачевского, В.М. Круглова и А.В. Зенина148 ). Дальнейшее совершенствование деформационной теории бетона сделано А.В. Яшиным 1 88 1, который предложил начальное уменьшение и последующее увеличение обьема материала в процессе простого нагружевия, не прибегая к модулюднлатацни. Н.И. Карпенко 1 43 1 предгагает определять деформации бетона при обьемном напряженном состоянии при помощи ортотропной модели деформировання бетона с использованием секущих модулей, выражаемых через уровни напряжений.

Данная ортотропная модель деформирования бетона позволяет учитывать направленное развитие дилатации и особенности деформировання бетона при сжатии и растяжении 1 43 ~. Расчетные выражения описанных теорий приведены в таблице 1.2. Как видно из проведенного обзора, существуют и продолжают развиваться различные теории прочности. Несмотря на зто проблема достоверного критерия прочности остается актуальной.

По нашему мнению причин несколько. Во-первых, совершенствование теоретических построений, претендующих на универсальность, пего по пути усложнения расчетного аппарата, что не может не сказаться на применимости в инженерных расчетах. С другой стороньг, эмпирические зависимости имеют ограниченные области применения, так как описывают конкретные экспериментальные данные. Во- вторых, по причине отсутствия единого подхода по определению параметров напряженно-деформированного состояния при различных схемах нагружения, вопрос о предпочтительности использования прочностных, либо деформационных теорий решается в зависимости от условий конкретной задачи. Так, при решении задач с учетом ниспадающей ветви диаграммы деформирования бетона используется методы дефорынцнонных теорий, а при определении компонентов напржкений при не одноосных напряженных состояниях достаточно точные и простые решения можно получить применяя выражения прочностных теорий.

В-третьих, несмотря на все многообразие различных теорий, не удается выделить метод который описывал бы все возможные вилью разрушения бетона ( отрыв, сдвиг„раздавливания и нх комбинации ). Большинство критериев прочности не нашло достагочно широкого В том числе ды решения поставленных задач из-за сложности математического аппарата, необходимости правелвння болыпого объема экспериментов для определения параметров и постоянных, входящих в предлагаемые расчетные выражения.

1.3 Нормативные подходы к определению прочности бетона при местном действии нагрузки. Основной расчетной характеристикой в расчете на прочность бетонного элемента при местном сжатии, согласно действуницим нормам 1 73 1, является расчетное сопротивление бетона сжатию Кь~„.

В 1876 году И. Баушингер 1 91 ~ по результатам испытаний кубов из песчаника н цементного бетона предложил зависимость для определения прочности прн местном действии нагрузки в виде: )ьз (1.10) По этой формуле прочность материала увеличивается с уменьшением площади контакта. Она проста и достаточно универсальна, однако имеет ограниченную область соответствия результатам экспериментов ( 1,0 - 3,3 ) Г ! Г .

Прн меньших значениях Г / Г формула ( 1'.10 ) дает заниженные значения. Несмотря на это, зависимость ( 1.10 ) с незначительными отличиями [ 90, 101, 9б. 122 ~, в том входит в нормативную документацшо стран числе в СНиП 2.01.03.- 84~~ 73 ~. 26 Для использования в расчетах по методикам действующих СНиП 1 73 1, формула приведена к виду: а). для лепсих и тяжелых бетонов Вь1..=а ~рь Кь, ( 1.11 ) где а= 1,0 есликласс бетона < В25, и а= 13,5Вь,!йь,. ~рь = ( А~„; ! Аьэ ), дня бетонов классов выше В7,5 - ~рь < 2,5; для бетонов классов В3,5 - В7,5 - <рь < 1,5; для бетона класса В2,5-~рь < 1,2.. б).

для ячеистых бетонов [ 137 1 нь,ьс =Фь нь ( 1.12) Где ~рь — (,Аь,„~ Ар,! ) < 1,2. - при центральном зщуужении; рь < 1,0 - при краевом н угловом затружении. В табл. 1.3 приведены нормативные расчетные выражения. На рис. 1.4 приведено сопоставление графиков указанных зависимостей, из которых видно„что отечественные нормы 1 73 1 наиболее смело подходят к оценке прочности бетонных элементов при местном действии нагрузки. В отличии от подходов американских, французских норм и рекомендаций европейского комитета по бетону, согласно которым максимальные значения ~рьне превышают ( 2.66 - 2,8 ), а минимальные при А в„,! А 1„, = 1 находятся в диапазоне ( 0,64 - 0,8 ).

В немецких нормах 1 10Ц заложены значения ~рь не превышающие 1,0. По отношению к методике СНиП, далеко не всегда дающей экономически оптимальные результаты„ немецкие нормы занижают значения прочности более чем в два раза по всему диапазону значений Авс 2 1 А в~ 1 Причина такого расхождения заключается в том, что предлагаемые формулы составлены для оценки сопротивления бетона разрушению в разных областях напряженного состояния, возникающего при местном действии нагрузки. Можно предположить, что формулы зарубежных норм составлены на основе испытаний образцов„разрушение которых происходило в сжато- Среонение ресчетньк вьрщенв~ нори пе оценне прочности бетонных епеиентое при действии кестной нагрузки Цифраии обозначены ноиера Формул согласно табл.1 З растянутой области, а отечественных норм - для образцов„разрушаюшихся от раздавливаниа бетона под штампом.

Кроме того, к недостаткам существующих методик можно отнести ограниченное количество описываемых схем нагружения. Не существует нормативной методики определения прочности бетона при сложных плоски~ и объемных напряженных состояниях, вкшочающих в себя значительное число схем загружения. При таком положении особую ценность приобретагот результаты многочисленных исследований по проблеме, начиная с конца прошлого века„ и которые рассмотрены в следующей главе. 1.4. Обзор теоретических и экспериментальных исследований прочности бетона при местном действии нагрузки. В предыдущем параграфе упоминалось об исследованиях И.

Баушингера 1 911. Это была одна из первых работ в области изучения местного действия нагрузки. Позже, в начале века, были проведены эхенер-теоретические исследования элементов из бетона при местном действии нагрузки, способствующие более глубокому изучению проблемы.

Анализируя работу шарнирных камней опор мостов, Е. Мерш 1 111 ~ сделал вывод, что первопричиной их разрушения является действие растягивающих поперечных усилий. Он считал неправильным принимать во внимание только максимальные напряжения сжатия, концентрирующиеся у контакга пгарниров. Пользуясь траекториями напряжений, полученными Г. Кокером1 46 ~ оптическим методом, Е. Мерш предложил расчетную схему шарнирного камня показанную на рис. 1.5а.