Антаков А.Б. Прочность элементов из легких и ячеистых бетонов при местном действии нагрузки (1006291), страница 9
Текст из файла (страница 9)
6хеиа с.»:з5нвни н~ юнец~ые зяененты „! 1 % ~ 1 1 ,! М~ 4 ~ ! ! +— ! 1т.2 Е„ рпс. 2.7 гттттт-~ б' '7 ( е ~Х ! 2.2.2. Результаты расчетов и их анализ В результате проведенных расчетов в табличной форме были получены значения нормальных и касательных напряжений, значения перемещений дкя узлов, по которым построены эшоры главных напряжений и их компонентов, схемы деформирования в разных уровнях по трем взаимно перпендикулярным плоскостям. На основе анализа эпюр выявлены следующие особенности ЩС элементов по сериям.
Проведенные расчеты элементов серии 1 показали, что в объеме базового элемента формируется силовой поток, имеющий характерные зоны: пол грузовыьлт площадками — области трехосного сжатия, в центральной зоне- область "сжатие - растяжение - растяжение". При увеличении высоты элемента относительные размеры областей трехосного сжатия изменяются незначительно, в пределах 1.2...1.5 1ь,, тогда как относительные размеры области "сжатие - растякение - растяжение*' и уровень горизонтальных растягиваюших напряжений претерпевакт значительные изменения.
До значения 11 = 1.5 1 относительная высота сжато-растянутой зоны прямо пропорциональна высоте элемента. Прн дальнейшем увеличении Ь до 4 1 по мере удаления от нагруженной грани элемента значения растягивающих горизонтальных напряжений о„стремятся к О. Расчеты элемента высотой Ь = 4 1 показали„что нулевых значений о„достигает на расстоянии 3.5 1 от нзгруженнсй грани эчемента. Анализ распределения касательных напряжений показал, что в объеме сжатых зон симметрично оси шгампа наблюдаются участки максимальных значений. В результате определения углов наклона площадок главных напряжений в этих зонах к плоскости грузовой площадки получено, что в среднем значения углов составляют б2-70 '.
При изменении размеров ппампа от 0.16 1 до 1 1, при расчетах элементов серии 2, происходило увеличение высоты зон трехосного сжатия под грузовыми плошал;ками с понижением значений сжимающих усилий в этих зонах. Соответственно уменьшение размеров сжато-растянутой области достигало 15;4 с увеличением интенсивности растягивающнх напряжений о, более чем в 2.5 раза.
При величине значения 1ь, ! 1 = 0.6, области трехосного сжатпя соединились вершинами, образовав сжатый столб, при этом растягнвающие усилия сконцентрировались в центральной области на границах сжатого столба. Угол наклона площадок главных напряжений к плоскости грузовой площадки увеличился с 62', при 1ь, = 0.16 а, до 84' при 1 „=1. Серия 3. Для удобства оценки влияния эксцентриситетов введены их относительные величины. Максимальному возможному эксцентриситету соответствует 0,5 ~ Ь - 1~,„). При изменении величин эксцентриситетов е„, е„от 0 до 0.46 1 Ь - 1ь, ) характер распределения напряжений соответствует полученному при расчетах элементов серий 1, 2 при центральном приложении нагрузки. На интервале 0.4 - 0.5 ( Ь - 1ь, ) происходит изменение картины распределения напряжений, т.е.
силовой поток, обозначенный максимальными сжимающими напряжениями смещается к углу элемента. Симметричность относительно оси грузовой плошндки область трехосного сжатия пропадвет. Ширина сжато-растянутой области уменьшается, но незначительно. При этом на 10 - 13 о о увеличиваются значения растягивающих напряжений.
Анализ распределения касательных напряжений показал уменьшение значений в непосредственной близости ат угла элемента, при том что в этих зонах происходит увеличение угла наклона площадок главных напряжений до 88 - 94 . Изменения углов под грузовой плошвдкой 'с других сторон не зафиксировано. Они идентичны полученным при анализе результатов расчетов элементов серий 1, 2 и составляют 62-70'. Серия 4. Величина эксцентриснтета е,, при котором НДС соответствует случаю центрального загружения, находится в интервале от 0 до 0.45 ~ Ь - 1ь, ), что несколько больше, чем для случая угловогяагруження. При величинах эксцентриситета, лежащих в интервале 0.45 - 0.5 ( Ь - 11„) происходят изменения в НДС, аналогичные изменениям, отмеченньгм для элементов серии 3, где происходит преобразования зон силового потока по мере приближения грузовой площадки к краю элемента. Серия 5.
При изменении 1„от 0.1 1 до 0.3 1 характер НДС соответствует полученному в серии 3 при угловом расположении штампа. При значениях 11„, лежащих в интервале ( 0.3 ... 1 ) 1, картина распределения напряжений плавно изменяется до полученной при анализе результатов расчетов элементов серии 2 в случае 11„= 1, когда в объеме элемента области трехосного сжатия срапп~ваются вершинами, а максимумы растягиваюшнх напряжений концентрируются на границе сжатого столба. Серияб. Полученные результаты показали, что НДС элементов при таком нагружении и значениях 11„ / 1 от О до 0.3 соответствует полученному дпя элементов серии 3.
При увеличении соотношения 1в, / Ь до 0.4 - 0.5, наряду с понижением уровня значений касательных напряжений в среднем на 3 00 в зонах под гранями грузовых площадок, происходит уменьшение растягивающнх усилий в центральной зоне элемента аналогично сериям 3,4,5. С увеличением значений 1„, / 1 от 0.5 до 1 происходят изменения в НДС, аналогичные поаученным /вгя центрально загруженных элементов.
Серия 7. С увеличением значений обжиманицнх усилий, независимо от соотношения 11„ /' 1, происходит уменьшение растягивающих усилий в центральной зоне элемента между грузовыми площадками в линейной зависимости от значения обжимаюшего напряжения а2. При достижении значенижии обжимнюших усилий величин, равных растягивающнм напряжениям в необжатых элементах, происходит смена растягиваюших горизонтальных напряжений на сжимающие. Обжатие способствует уменьшению относительных размеров областей трехосного сжатия подгрузовымн площадками при неизменном уровне напряжении происходит о„, локализация сжимающих напряжений в этих зонах. При наличии обжнмающих усилий происходит понижение уровня касательных напряжений в объеме элемента в целом по линейному закону в зависимости от значений с~ с коэффициентом пропорциональности порядка 0.7 ...
0.75. Происходит изменение утла наклона площадок главных напряжений для случая 1„ /1 = 1 от 7Г, при с~ — О, до 11У, при т,/с, =0,6. Действие внешних поперечных растягивающнх напряжений, напротив, способствует линейному увеличению значений растягивающих напряжений с„в средней зоне элемента. Опюсительные высоты трехосносжатых зон под грузовыми площадками уменьшиотся в среднем на 25 + 40;4, в зависимости от значения 11„. Происходит общее снижение интенсивности сжимающих напряжении с, по всему сечению на 2+ 5 О4. Отмечено незначительное повышение общего уровня касательных напряжений, в пределах 3+ 7 о'о.
Серия 8. Боковое обжатне изменяет НДС только по оси своего действия. По перпендикулярной плоскости НДС определяется влиянием вертикального нагружения. Характер распределения напряжений аналогичен полученному для элементов серии 7 при двухосном боковом обжатии. По результатам расчетов построены эпюры нормальных и касательных напряжений всех ( 67 вариантов ) рас втных схем, что позволило выявить общие закономерности в нх характере и проанализировать НДС с позиций возможного разрушения элементов, выполненных из бетона.
При действии только вертикальной нагрузки, расположенной в средней части сечения под штампом образуются зоны двухосного сжатия. Их форма определяется эшарами касательных напряжений и при принятых в расчетах квадратных грузовых площадках напоминает клин ( рис. 2.8 в - рис, 2.10 в ), ниже сжатых зон располагаются зоны сжатия-растяжения. Если учесть, что прочность бетона в условиях сжатия-растяжения значительно меньше, чем в условиях сжатия-сжатия, то можно предположить, что в растянутой зоне М.=~~втсп раирецемнн нажщеиий в цс~тнапьщн сечении ЗйЪ6ИИЫХ ЭЛВИВНТОВ ЮРИИ 7 П~И !~о~ 1 ! = И 6' ШШйМ11Ш ! Я, ! .А ! Б„ ! б 11~~1ШШШ11 ~ 6 ~~11~~Ш1Ш116 б, — =Об Б, ~т+т ~~ ~~ рис.
2.К 81 появится трещина от отрыва. Дальнейшее ее продвижение возможно по направлению максимальных главных напряжений и поэтому совпадает с плоскостью, где касательные напряжения равны нулю„т.е. вдоль граней клина. Таким образом разрушение бетонного образца может начаться по высоте сечения в средней зоне от преодоления сопротивления бетона отрыву и завершится сдвигом вдоль плоскости клиньев, образующихся нод грузовыми площадками. Прн смещении грузовых площадок к грани илн в угол элементов, величина растягивающих напряжений в средней зоне приближается к нулю. Поэтому трещины от отрыва не появляются н разрушение может произонти от сопротивления бетона сдвигу по плоскостям, являющимся боковыми гранями клина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
