Антаков А.Б. Прочность элементов из легких и ячеистых бетонов при местном действии нагрузки (1006291), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Сравнивая предполагаемые схемы разрушения с прещгоженной в модели [ 76 1, нетрудно видеть их идентичность. В результате обрабопм результатов расчетов установлено, что одноосное боковое обжатие оказывает влияние на НДС в плоскости его действия. Прн этом напряженно-деформированное состояние в плоскости перпендикулярной направлению действия обжимающих напряжений соответствует состоянию одноосного вертикального загружения . При определенных соотношениях прикладываемых вертикальных и боковых усилий растягивающие напряжения в средних зонах элементов уменьшшотся до О. Например, прн грузовых плошадках 1и, / 1 = 0,33 растягнвающие напряжения о;„= О прн а, / о, = О, 14.
Дальнейшее увеличение значений ар приводит к появлению и росту слимаюших напряжений в, ранее сжато-растянутой, средней зоне. Анализ значений показал, что изменение уровня горизонтальных напряжений прямо- пропорционально значениям обжимвющих усилий ( рнс. 2.11, рис. 2.12 ). Функцию изменения напряжений о„можно записать в виде: (У~ = (У 0 + (У~ ( ~ ) Выявленная закономерность очень важна с позиций возможного разрушения, так как внешние растягивающие усилия о, накладываясь на 1аржтер иаиенеиив воюры Гчризоитальиых виттОеййх иапрлй1еиий Я~ в центрагыои сечеиии авеиеитов в мвисииости ат зиаиений обжииаящпх усилий е1~ШШеШШШ г; 1, (72 /(Т1 = 0 0'2 ~'Ь71 = 03 3.
а'2/'а1 = 03 й. 02 /О'1 = Оа 4 растяъмвииь 1 Зависинкть манепий горюонтапыьх внутренних напрпнаний ~» в центральнаи сепевч апенентпв пт вепичин вныних обнииающих и раптптиваВиих чсипий ( 2.2 ) ТхГу) к 1я~ у) 0 К! О2(3) В результате анализа распределения касательных напряжений, определено, что значения множителя зависят от вида напряженного состояния и значения 1„ / 1 ( рис. 2.13 ).
Такое снижение интенсивности касательных напряжений может соответствовать увеличению прочности материала на сдвиг в обозначенных зонах, где как показывают результаты исследований 1 134 1 в предельном состоянии располагаются плоскости сдвига по граням клиньев. Боковое обжатие по второй плоскости изменяет НДС элементов в этой плоскости аналогично описанному выше прн одноостном обжатии .
внутреннее напряжения о„в средней зоне способствуют появлению трещины отрыва и преждевременному разрушению элемента. Напротив, боковое обжатие линейно снижает уровень растягивающих напряжений су, что предотврап)нет разрушение от отрыва. Боковое воздействие усилий, сжатия или растяжения, оказывает существенное влияние на распределение вертикальных напряжений в объеме элемента. По мере увеличения значений обжимающих усилий в пределах силового потока происходит значительная концентрация сжимающих напряжений непосредственно под грузовой площадкой. При о, = о'2 = о') их величина превьшиет напряжения от прнкладываемых нагрузок до 20'4~ что может привести к послойному разрушению бетона элементов.
Относительные высоты таких областей не зависят от размера грузовой площа)пиг 1в, 1 рис. 2.3 г - рис. 2.10 г). Распределение касательных напряжений и их уровень так же в значительной степени зависят от внешних поперечных усилий. Увеличение значений усилий бокового обжатия приводит к снижению уровня касательных напряжений в обьеме злемента, в том числе в зонах под краями грузовой площадки, где отмечаются всплески их значений ( рнс.
2.3 в,е - рис. 2.10 в,е ). Функцию изменения значений касательных напрккений можно записать в виде: Зависимость Значений ковффициента пропорционвпьности Ь от вицв нвпряженнто состояния и относитвъньи рвзиеров грузовых ппщадок ", Дву~лсное сжатие с Тре~осное с:натив выводы 1. В результате расчетов плоских элементов с применением различных программных комплексов установлено, что полученные данные качественно совпадают с существующими, однако результаты расчетов с применением ПК «Мираж» соответствуют количественно.
Кроме того отмечено, что «Мираж» обладает рядом преимуществ по отношению к «СуперСпринт» 1 больплп1 объем библиотеки КЭ, интерактивный препроцессор, значительно больший обьем функций постпроцессора ). Поэтому ди решения поставленных задач по расчету объемных элементов принят ПК «Мираж — 4.3». 2. Получены данные о напряженно-деформированном состоянии плоских и объемных элементов при местном действии нагрузки по результатам расчетов в упругой постановке с применением МКЭ, реализованного в ПК «Мираж» и «СуперСпринт».
Выполнено: - 16 расчетов плоских элементов с применением ПК «Мираж - 4.3» и «СуперСпринт» при варьировании значений соотношении 4„ /1 и 1ь, / Ь от 0 до 1,0; - 64 расчета объемньгх элементов с применением ПК «Мираж - 4.3» при варьировании следующих факторов: е схемы передачи нагрузкк ° геометрические размеры элементов; ° соотношение размеров грузовых площадок и элемента; ° значений а. / о, при одноосном боковом обжатии, растяжении и значения о, ~ / с~, ( о1 = оз ) при двухосном боковом обжатин и растяжении. 3. Произведен анализ напряженного состояния с позиций разрушения элементов из бетона. Выявлены закономерности распределения н изменения значений напряжений при варьировании изучаемых фжкторов. Установлено, что различным схемам передачи нагрузки соответствуют отличные друг от друга схемы распределения напряжений в обьеме элементов. Так при центральном нагружении можно выделить три вида напряженных зон: непосредственно под горловыми площадками находятся зоны трехосного сжатия; - в средней зоне - сжато-растянуты область; под углами граней грузовых площадок зоны максимальных касательных напряжений.
При анализе состояния этих зон с позиций разрушения установлено, что может происходить разрушение от раздавливания, отрыва и сдвига по достижении значениями напряжений в соответствующих зонах пределов прочности бетона. 4. Замечено, что действие бокового обжатия или растяжения оказывает влияние на указанные выше напряженные зоны. Наложение внешних поперечных напряжении на горизонтальные внутренние, возникающие от действия вертикальной нагрузки, приводит к линейному изменению их значений.
Изменение значений касательных напряжений происходит по более сложному закону с коэффициентом пропорциональности, зависяшвм ст вида напряженного состояния и соотношения размера грузовой площадки к размеру грани элемента. При этом меняются очертания напряженных зон. 5. Установлено, что боковое обжатие или растяжение не оказывает влияния на напряженное состояние в плоскости перпендикулярной направлению своего действия. С позиции разрушения боковое обжатие препятствует раз рушеник1 бетона и выделенных напряженных зонах от отрыва, сдвига.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ МЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ 3.1. Керамзитобетонные элементы. 3.1,1 Цель и задачи исследований. Целью исследований ставилось изучение характера разрушения, сопротивления образованию трещин и разрушению образцов из керамзитобетона при местном действии нагрузки, одно-, двухосном боковом обжатии. В задачи экспериментов входило определение влияния на сопротивление образованию трещин и разрушению следующих факторов: - соотношение размеров сторон элементов и грузовых площадок; - одно- или двухосное боковое обжатие.
Для решения поставленных задач была разработана программа исследований ( рис.3.1 ), оптимизация параметров которой представлена в приложении 1. В рамках программы образцы разделены на б серий. Характеристики опытных образцов представлены в табл. 3.1. В сериях 1-3 образцы испьпываются на взаимнонеправленную нагрузку с одноосным боковым обжатием при а~ > о.~ . Размеры грузовых площадок по сериям 5, 10, 15 см. соответственно. В сериях 4 - б изучается влияние двухосного бокового обжатия ~т. > ст.-.
з1 при тех же размерах грузовых площадок гго и в сериях 1-3. 3.1.2 Изготовление опытных образцов. Перед изготовлением образцов было произведено проектирование состава бетонной смеси для получения керамзитобетона заданного класса В результате было получено соотношение В: Ц: П: Г - 0,4: -1: 1,8: 1,2. Для изготовления были использованы следующие материалы: - цемент марки 400; - песок кварцевый; крупность фракций до 1.5 мьг, - керамзитовын гравий марки 600 Казанского завода керамзитового гравия; - вода водопроводная. Приготовление бетонной смеси происходило в бетономешалке свободного смешивания емкостью 0,25 м' в течение 7 - 10 мин. Формованне образцов производилось в одиночных металлических формах с последующим вибрированием на лабораторном внбростоле в течение 10 - 15 сек.
Одновременно с образцами бетоннровались контрольные кубы с размером ребра 10 см. по 3 штуки на каждый замес бетонной смеси, по которым определившись прочностные с ГОСТ 24452 - 80. Распалубка происходила через 7 суток. Складировались образцы в закрытом помещении при температуре 18 - 22 С и влажности 60 - 70 ~:о.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
