Антаков А.Б. Прочность элементов из легких и ячеистых бетонов при местном действии нагрузки (1006291), страница 7
Текст из файла (страница 7)
стра (2Ь/Ь-сна)~/5(8Ь/Ь-сна)+ ,1/Ь + 0,4 й с1 а Сравнение расчетных вцинений по оценке прочности бетонных зпеиентов при вействии иестной нагрузки ~1в/ 42 Ю Д~ а~ Цифрами обозначены номера Формул согласно табл. 1.4 Сраенение расчетны ьырежений по оцение працнасти бетонны епеиентее при действии неотней негрузин УФ ~~е/~ 4~ ~~ 4 ~ Фб 4Р Чийрами обозначены номера Формул согласно табл. 1.4 50 табл. 1.5 Наименование фактора Обозначение п.п. 1 Отношение размера грузовой площадки и высоты 2 Отношение размера грузовой площадки и длины 3 Отношение сторон 4 Отношение высоты и ширины 5 Эксдентриситеты приложения Ь/Ь е„ет б Трение по контакту между грузовой площадкой н поверхностью элемента 7 Класс бетона 8 Вид бето 9 Силы внутр 10 Угол накл скольжения рекомендаций выявил~ м~~~о вопросов и не у~я~а~ных результатов.
Од~~~~ мнение ученых едино в том, что при наличии трения под грузовыми н опорными площадками образуются уплотнения материала в виде клиньев 1 31, 37, 45, 5б, бб, 82, 85, 119 ) несмотря на некоторые противоречия в определении угла наклона граней клина к основанию- грузовой площадке. Из сделанного обзора результатов исследований можно сделать вывод о том, что несмотря на их безусловную ценность, они не списывают всех возможных случаев разрушения бетона при сжатии и не охватывают всего спектра значащих факторов. 1.5 Влияние вида бетона на сопротивление разрушению Прн разработке универсального, аргументированного подхода к оценке прочности необхолнью учитывать особенности и отличия существующих видов бетона.
Поэтому в качестве основной темы данной главы можно выделить выявление индивидуапьных особенностей, с точки зрения прочности и деформативности, трех основных видов бетона: тяжелого, легкого и ячеистого. Дпя детального рассмотрения вопроса определены следующие критерии комплексного анализа существующих данных по проблеме: 1. Анализ происходящих процессов на технологической стадии. 2. Структурные особенности.
3. Сопоставление параметров НДС на стадии разрушения. 4. Анализ характера разрушения образцов из указанных мидов бетона, в зависимости от схемы приложения местной нагрузки. По 1 133 1 процессы твердення легкого и тяжелого бетонов имеют существенные отличия, определяемые свойствами компонентов. Свойства растворной составляющей неизменны в обоих случаях, следовательно параметры бетона в большей степени определяются влиянием заполнителя. Следует отметить, что диапазоном возможных значений объемной массы и прочности для легких заполнителей значительно шире, чем для плотных, имеющих плотную структуру и среднюю объемную массу горной породы. По 1 132 1 влияние легкого пористого заполнителя на свойства керамзитобетона делится на 4 стадии, в которых происходят изменения объема керамзита и, как следствие, внутреннего напряженнодеформировэнного состояния заполнителя и матрицы.
В 1 1ЗЗ 1 убедительно показано, что усадка растворной части в совокупности с указанными изменениями объема заполнителя способна порождать напряжения в заполнителе, составляющие известную долю его прочности вне бетона, например ди керамзита до 0.4 В.э, а лля гранита только до 0.044К,. Существуют различия в условиях кристаллизации структуры матрицы, обусловленные пористостью заполнителя. Так пористый заполнитель в стадии затворения впитывает значительное количество воды, которую затем в процессе набора прочности матрицей отдает.
Из сказанного мозно сделать вьпюл. что пористые легкие заполнители активно влияют на формирование структуры бетона, в то время как плотный заполнитель тяжелого бетона инертен, то есть в момент формирования будущей структуры бетона заполнитель понижает водоцементное соотношение в раатворной части, способствуя образованию более плотной и прочной структуры матрицы. Необходимо отметить, что пористая поверхность зерен легкого заполнителя способствует повышению прочности контакта с растворной частью в 1.5-2 раза по отношению к плотному заполнителю. С учетом выше перечисленного, можно сделать вывод, что среди имеющихся факторов, на прочность и деформативность бетонов доминирующее влияние оказывают свойства заполнителей.
Однако рассмотрение их отдельно, без связи с параметрами растворной части, было бы неверно. Так модули упругости раствора Е и заполнителя Е, ддя тяжелого бетона имеют изначально близкие значения, в пределах одного порядка. Это позволяет получать бетоны с близкими, в пределах одного порядка, характеристикамнхарактеристиками на одних и тех же компонентах. Иначе обстоит дело с легкими бетонами. Диапазон возможных значений Е, 1 Е значительно пп~ре, практически возможен от 0 до 1. Кроме того, существенное влияние на свойства легкого бетона оказывает концентрация зерен заполнителя.
Позтому при проектировании состава легкого бетона заданного класса необходимук прочность можно получить, рассматривая три основных фактора Е, Е, и п,. Этим можно обьяснить широкий диапазон значение предельной сжимаемости легких бетонов ( 0,8 + 2.8 ) 10 ', полученный в [ 133 1 . Автором предложена формула для оценки предельных деформаций сжагия длякерамзитобетона е6, пр,д = ( 50. + 40 ) 10 ( 1.16 ) Очевидно, что выявленные особенности не могуг не влиять на характер разрушения и связанные с ним процессы. В 1 133 1 автор анализирует состояние структурьг керамзитобетона под нагрузкой из условия совместности деформаций заполнителя и матрицы: з„бр=ар, Е, ~Е„, В, ~В следовательно уравновешивание деформаций происходит за счет изменений модулей упругости заполнителя и раствора.
Выравнивание Е, и Е с'ростом нагрузки обусловлено ростом модуля деформаций керамзита вследствие уплотнения его пористой структуры и падением соответствующего модуля растворной части из-за накопления пластических деформаций В тяжелых бетонах на плотных заполнителях деформации прояюипотся в основном за счет деформирования растворной части в сечениях между заполнителем по направлению деиствия нагрузки.
Исходя из этого между легким и тяжелым бетонами существуют отличия по схемам разрушения. Разрушение легких бетонов происходит, главным образом, по заполнителю и раствору; по раствору и контактной зоне между заполнителем и раствором. Для тяжелого бетона, помимо перечисленных, имеет места разрушения по раствору при неразрушенном заполнителе. При рассмотрении ячеистых бетонов с тех же позиций, что легких и тяжелых, то есть за зерна заполнителя принягы поры, можно сделать вывод о наличии одной схамьг разрушения - по раствору и заполнителю.
Применительно к случаям местного действия нагрузки можно выделить две возможные схемы нагружения, зависящие от отношения размеров штампа и зерен заполнителя: размеры штампа значительно превьппают размеры зерен заполнителя; размеры пхгампа н зерен заполнителя имеют близкие значения. Для первой схемы рассмотрены ~ 133 1 прочностные и деформационные характеристики бетона как даухкомпонентной среды. В этом слу ие подходы к оценке прочности тяжелого и легкого бетонов идентичны. Для второй, необходмо отличать два случая: ° штамп попадает на растворную составляющую; ° штамп попадает на зерно заполнителя. Большая разница в значениях деформаций и прочности будет получена для легкого бетона, так как компоненты тяжелого бетона имеют приблизительно равные значения основных параметров.
Применительно к ячеистым бетонам вторая схема нагружения, с точки зрения реального проектирования, маловероятна, так как размеры штампа должны быль соразмерны диаметру пор ~ 0,05 - 2,0 мм. ). Рассмотрение ячеистых бетонов как лвухкомпонентных сред наказало, что характеристики компонент имеют еще более существенные отличия, чем у легких бетонов: Е,<< Е, К,=О.
Прн анализе полученных данных с позиций существующих теорий прочности можно предположить, что для оценки прочности легкого бетона прн описанных случаях нагружения, кроме последнего, применимы существующие прочностные критерии. Но в случае попадания штампа на зерно заполнителя, по нашему мнению, наиболее близкие к опытнь~м данным результаты может даръ только деформацнонная теория. Следовательно„при расчетах элементов из легкого и ячеистого бетона при местном действии нагрузки для получения результатов с учетом деформативных свойств материала, необходимо выполнять два расчета - по прочности и по деформативности с позиций предельной сжнмаемости.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. 1. Рассмотрены решения задач теории упругости и пластичности о действии местной нагрузки на полуплоскость и пслупрострзнство. Выполнен обзор программных средств на основе метода конечных элементов, применяемых для расчетов элементов и конструкций из бетона. Показано, что существует проблема единого подхода к оценке сопротивления бетона разрушению. 2. Выполнен обзор существующих теорий прочности бетона прочностных и деформационных Отмечено, что критерии прочности и деформапшности не могут претендовагь на универсальность в силу нескольких причин. Наиболее значимой из них является невозможность разработгж на их основе единого подхода к оценке' прочности бетонных элементов, так как они не охватывают всех возможных схем разрушения.
3. Проведено сопоставление нормативных подходов, в том числе других стран, к определению прочности бетона при местном действии нагрузки. Установлено, что методии~ отечественных норм - СНиП 2.01.03.- 84*, 56 отличается ог аналогичных методик более полным использованием прочности материала. Следует отметить, что в основе рассмотренных выражений лежит формула, полученная еще в прошлом столетии, но не всегда отвечнюшня многочисленным экспериментальным данным. 4.
Сделан обзор исследований по изучению сопротивления разрушению бетона при местном действии нвгрузки. Выявлены наиболее значимые факторы, влияюшие на, сопротивление разрушению и трещннообразованню. Установлены два характерных вида разрушения элементов: раздавливание материала под грузовыми площадками и раскалывание элемента трещиной отрыва, возникающей в средней зоне между ними, Существующие предложения, кроме физической модели ~ 76 ], не учитывают различия между эппчи видами разрушения. Кроме того имеющиеся методики оперируют ъикснмум 2-3 значимыми факторами, тогда как их не менее 10.
Это приводит к сушественным раз брасам опытных и теоретических результатов. Установлено, что исследований посвжценных легким н ячеистым бетонам прн местном действии нагрузки недостаточно для разработки аргументированного метода расчета. 5.
Выполнен обзор экспериментальных исследований бетона в условиях двух- и трехосного сжатия. Установлено, что имеюшиеся разногласия, в оценке влияния бокового обжатия на несущую способность образцов, возникали прежде всего из-за отсутствия единого методологического подхода при проведении экспериментальных исследований. Но несмотря на это, большинство исследователей отмечали повьппение несущей способности и трещиностойкости бетонных элементов при двух-, и особенно, трехосном сжатии. 6.
Произведен анализ влияния вида бетона, на примере тяжелого бетона, керамзитобетона и ячеистого бетона, на сопротивление разрушению. Установлено,что между указанными видамн бетона имеются существенные отличия по следующим позициям: -протекание процессов на технологической стадии; -структурные особенности строения; ' -напряженно-деформированное состояние на стадии разрушения; -оценка сопротивления разрушению при местном действии нагрузки. Выявлены и рассмотрены основные факторы, определяющие свойства указанных бетонов. Отмечено, чго параметры легкого и ячеистого бетонов зависят от большего количества факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
