CC BY
117
УДК 539.3
В.Г. Теличко, канд. техн. наук, доц., (4872) 39-25-63, ка1гапу@уапёех .ги (Россия, Тула, ТулГУ),
Л.А. Зиборов, канд. техн. наук, проф., (4872) 35-04-27, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИ ДВУХОСНОМ СЖАТИИ БЕТОНА КЛАССА В-25
На основе экспериментальных данных получено условие прочности бетона класса В-25 простою аналитического вида, которое можно использовать для решения задач о прочности и трещиностойкости железобетонных конструкций.
Ключевые слова: трещина, бетон, условие прочности, прочность.
Для расчета прочности и трещиностойкости строительных конструкций [7, 8] необходимо условие прочности, которое имеет хорошую сходимость с опытными данными и в полной мере отражает физические процессы, происходящие в материале при разрушении [2,4,6].
Предложим для бетона как изотропного раносопротивляющегося материала условие прочности в виде поверхности второго порядка [4]:
а;2 +а2 + с>2 + ^2за2 аз +^3^103 + 42 ^1^2 + ^
+ (( - )(с>1 + а2 + аз ) = ЯъЯы,
где С1 > С2 > аз - главные напряжения; Яъ - предел прочности бетона при простом сжатии (1 =С2 =0, сз = —Ъ); ЯЪ{ - предел прочности при простом растяжении (1 = Я^, С2 =сз =0); 412,41з,4з1 - экспериментально определяемые параметры.
При двухосном сжатии (С1 =0) условие (1) имеет вид
а2 + аз + 42за2аз + (( ~ ЯЫ ) = ЯЪЯЫ. (2)
Для экспериментальной проверки и определения параметра 42з при двухосном сжатии бетона В-25 проводились опыты с бетонными плитками. Сопротивление бетона двухосному сжатию одна из важнейших характеристик прочности бетона, которую необходимо знать при расчете ряда конструкций [7,8]. Однако, несмотря на многочисленные исследования, в оценке сопротивления бетона двухосному сжатию нет достаточной ясности.
Имеется ряд экспериментальных данных [1,3,4,5] о прочности бетона при двухосном сжатии:
Я2ъ =1.. 1,4Яъ, (з)
где Я2Ъ - предел прочности бетона при двухосном сжатии равной интенсивности (1 =0, а2 =аз = -Я2ъ).
Когда в условии (1) Лу^ = Л23 = Л31 = -1, получим двухпараметрический критерий прочности [2], который определяет прочность при двухосном сжатии
Я2Ь = ^Яь — ЯьЯы + Яы + {Яь — ) (4)
и при различных значениях параметров ЯЪ,ЯЪ{ определяет
Я2Ь =1,4... 2 Яь. (5)
Учитывая многообразие значений (3), (5) и отсутствие ясности о величине прочности бетона при двухосном сжатии Я2Ь, при проведении опытов внимание уделялось устранению сил трения между опорными элементами пресса и образцами, испытывались тонкие и толстые плитки со смазкой техническим маслом и без смазки (по торцам образцов).
Для изучения влияния на прочность вида образцов и сил трения между опорными элементами пресса и образцами проведены опыты по испытанию 4-х серий на двухосное сжатие, представленные на рисунке.
Двухосное сжатие экспериментально достигалось с использованием комбинации переоборудованного пятитонного пресса и универсаьной машины ГМС-20. Образцы готовились на цементе М-500, состав бетона (цемент - песок) 1:3, водоцементное отношение 0,4, распаубливались через 2 дня, а затем хранились во влажной среде. Испытания проводились при простом нагружении для соотношения главных напряжений в 1-й сери ст2/а3 =0; 0,125; 0,25; 0,375; 0,5; 0,625; 0,75; 0,875; 1,0, а в 2, 3, 4-й
сериях - &2 / а3 = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 . Результаты обобщены на рисунке.
Результаты опытов на двухосное растяжение - сжатие: а- условие (2) (кривая 1; б- двухпараметрическое условие (4) [2]: • 1-я серия - образцы размером 100x100x20 мм со смазкой торцов; о 2-я серия - образцы размером 100x100x20 мм без смазки торцов; ■ 3-я серия - образцы размером 100x100x50 мм со смазкой торцов; □ 4-я серия - образцы размером 100x100x50 мм бем смазки торцов
Диаграмма рисунка получена на основе экспериментальных данных, зафиксированных в табл. 1 и табл. 2
Таблица 1
Разрушающие главные напряжения
при двухосном сжатии бетонных образцов размером 100x100x20 мм со смазкой торцов (1 -я серия) и Лез смазки торцов (2-я сеут) (МПа)
Серия № опыта ^3 ст3 (т) - среднее значение Приме- чание
1 25,12
2 22,13
3 25,71 23,61 0
4 21,05
5 24,71
6 22,83
1 21,18
о а а о н Ж о и 3 § о о о § § о X о о X о о 2 а 3 а ю 2 25,26 23,60 0,125
3 24,36
1 20,91
2 25,47 23,71 0,25
3 24,35
1 24,14
2 25,91 24,12 0,375 Бетон
3 22,31 В-25,
1 20,95 Яь =23,61
2 20,91 24,15 0,5 ,
3 25,49 ,4 3, =2 0^
1 26,19 5,
2 25,32 24,14 0,625 2, 2
3 20,91
1 26,71
0 1 2 21,59 24,09 0,75
-я серия 3 23,95
1 20,95
2 24,59 23,75 0,875
1—1 3 25,71
1 20,14
2 26,14
3 21,19 23,45 1,0
4 22,17
5 30,88
6 20,18
Серия № опыта С3 <73 (т) - среднее значение С3/С 2 Приме- чание
§ § 1 26,12
2 24,33 24,21 0
-я серия - образцы 100x100x20 без смазки торцов 3 22,18
1 21,14
2 25,89 24,48 0,25
3 26,41
1 20,79
2 28,36 24,52 0,5
3 24,41
1 24,51
2 23,42 24,39 0,75
3 25,24
1 26,96
2 23,12 24,41 1,0
3 23,15
Таблица 2
Разрушающие главные напряжения с
при двухосном сжатии бетонных образцов размером 100x100x50 мм со смазкой торцов (3-я серия) и Лез смазки торцов (4-я серия) (МПа)
Серия № опыта С3 с3 (т) - среднее значение С3/С2 Приме- чание
(и ю § § 1 25,41
2 26,13 27,15 0
3 29,91
о 10 X о 2 » * в £ Он 2 о ^ н 2 К а и 3 3 л § Ю О 0 1 1 28,72
2 30,78 27,65 0,25 Бетон
3 24,35 В-25,
1 29,21 Яь=23,61
2 26,95 28,12 0,5 ,
3 28,20 Я2Ь =23,4
1 27,92 5,
2 28,86 27,71 0,75 К =2,12
а о 3 26,35
1 26,94
2 28,86 27,19 1,0
т 3 29,41
Серия № опыта ^3 <73 (т) - среднее значение оъ/о1 Примеча- ние
§ § 1 33,18
2 31,80 31,13 0
[ - образцы: 100x100x50 го смазкой торцов 3 28,41
1 32,41
2 32,43 32,01 0,25
3 31,19
1 34,15
2 31,48 32,18 0,5
3 30,91
1 30,41
2 30,95 32,16 0,75
к а 0 1 3 35,12
1 36,03
2 25,53 31,25 1,0
3 32,19
На основании опытов параметр А23 предлагается определять следующим образом:
Я,Я, „Я, -Я, „
А23 = -^2^ + 2—------^-2. (6)
и2 и
Я2Ь Я2Ь
Я
Для бетона можно принять Яь = Я2Ь, тогда А23 = --------. На основа-
ть
нии экспериментов для бетона В-25 (параметры: Я, =23,61 МПа,
Я,, =2,12 МПа) преобразуем условие (6) в вид
а2 + а2 - 0,09^2^3 + 21,49(2 + сгз ) = 50,07 . (7)
Условие прочности (2) в виде (7) возможно использование для решения задач о прочности и трещиностойкости железобетонных конструкций. Получены1 данные прочности бетона В-25 при двухосном сжатии. На прочность при двухосном сжатии влияют размеры: образцов и силы1 трения между опорной частью пресса и образцами, повышение прочности составляет 30...40 %. Увеличение промежуточного главного напряжения а 2 практически не влияет на прочность бетона при двухосном сжатии.
Список литературы
1. Прочность тяжелого бетона и керамзитобетона при двухосном сжатии / П.М. Бич [и др.] // Общие вопросы: строительства: рефер. сб. ЦИ-НИС. М. : Стройиздат, 1973. Вып. 11. С. 10.
2. Теория пластичности бетона и железобетона / Г.А. Гениев. [и др.]. М. : Стройиздат, 1974. 316 с.
3. Прочность легких и ячеистых бетонов при сложных напряженных состояния / Г.А. Гениев [и др.]. М. : Стройиздат, 1978. С. 166.
4. Зиборов Л.А. Проблемы освоения подземного пространства // Тр. Междунар. конф. Тула : Изд-во ТулГУ, 2000 С. 54-58.
5. Зиборов Л.А. Экспериментальное исследование прочности бетона В-20 при двухосном сжатии // Изв. ТулГУ. Сер. Технология, механика и долговечность строительных материаов, конструкций и сооружений. Тула : Изд-во ТулГУ, 2002. Вып. 3. С. 78-80.
6. Толоконников Л.А. О форме предельной поверхности изотропного тела//Прикладна механика. 1969. Т. 5. Вып. 10. С. 123-130.
V. Telichko, L. Ziborov
For the mathematical model of transverse bending of thin plates of at full strength study of compaction concrete class B-25
On the basis of experimental data, a criterion of strength of concrete of class B-25 a simple analytical form, which can be used to solve the problems of the strength and crack resistance of reinforced concrete structures.
Получено 19.01.09
УДК 539.3: 624.04
П.В. Божанов, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-52-03, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
В.А. Захарченко, асп., (4872) 35-54-58, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.А. Трещев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-54-58, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ПЛАСТИЧЕСКИЙ ИЗГИБ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТИН ИЗ ДИЛАТИРУЮЩИХ РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ БОЛЬШИХ ПРОГИБАХ
Для математической модели поперечного изгиба тонких пластин из дилати-рующих материалов при конечных прогибах за пределами упругости получена система разрешающих уравнений. В качестве условия пластичности принято уравнение, предложенное авторами. Рассмотрено загуужение равномерно распределенной нагрузкой при шарнирном ошианни по контуру.
Ключевые слова: дилатация, напряжения, пластические деформации, тонкие пластины, нормированные пространства.
Эксперименгаьные исследования достаточно широкого класса материалов указывают на зависимость деформационных характеристик от
94
