РАЗВИТИЕ НАКЛОННЫХ ТРЕЩИН И РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА

Технические науки — от теории к практике _№ 10 (58), 2016г.

Представленные в статье результаты численных исследований позволяют сделать следующие выводы:

Список литературы:

РАЗВИТИЕ НАКЛОННЫХ ТРЕЩИН И РАЗРУШЕНИЕ

БЕТОНА

Кызылбаев Нурлан Куттыбаевич

магистр техн. наук, ассистент. проф., КазГАСА, Республика Казахстан, г. Алматы Е-mail: kz261177@mail.ru

DEVELOPMENT OF INCLINED CRACKS AND CONCRETE

DEMOLITION

Nurlan Kyzylbaev

master of Technical Sciences, assistant professor, KazGASA,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается развитие наклонных трещин и разрушение бетона в железобетонных элементах при поперечных воздействиях и возникающие в сечениях напряженно-деформированные состояния.

ABSTRACT

This article discusses the development of inclined cracks and the destruction of concrete in the concrete elements during lateral impacts and resulting in sections of the stress-strain states.

В качестве условия, определяющего развитие наклонной трещины, будем считать достижение комбинацией двух главных напряжений, ai и аз, либо нормальных и касательных напряжений ах, Оу и Тху у вершины наклонной трещины расчетного критерия прочности бетона при плоском напряженном состоянии. Для решения задачи о развитии наклонной трещины необходимо установить распределение нормальных и касательных напряжений в вертикальном сечении, проходящем вблизи вершины наклонной трещины. Как показывают экспериментальные исследования напряженного состояния элемента, образование и развитие наклонной трещины приводит к существенному перераспределению напряжений в вертикальном сечении, проходящем вблизи вершины наклонной трещины. Эпюра нормальных напряжений Ох получает перелом у вершины наклонной трещины, причем основной рост напряжений происходит в бетоне над наклонной трещиной [3]. Вследствие развития неупругих деформаций эпюра напряжений ох над наклонной трещиной приобретает криволинейное очертание с максимумом у верхней грани, в то время как под наклонной трещиной она остается треугольной (рис. 1).

Рисунок 1. Схема напряженного состояния в опытных балках при образовании и развитии трещин

Эпюра касательных напряжений также видоизменяется, при этом максимум смещается к вершине наклонной трещины. Под наклонной трещиной касательные напряжения быстро уменьшаются к зоне нормальных трещин, сохраняя, однако, некоторую величину в этой зоне, незначительную в элементах без хомутов и более существенную -в элементах с хомутами (рис. 2).

Рисунок 2. Эпюры нормальных и касательных напряжений

в вертикальном сечении у вершины наклонной трещины при ее развитии

Теоретически форму эпюры касательных напряжений над наклонной трещиной можно получить, используя общую методику, положенную в предыдущем разделе. При этом будем считать усилие сжатия в бетоне над наклонной трещиной постоянным по длине элемента, т. е. Nb=const Л N

и -- =0. При трапециевидной эпюре напряжений ах над наклонной

трещиной, что достаточно близко соответствует опыту, распределение касательных напряжений получается в виде параболы с максимумом у вершины наклонной трещины. Величина касательных напряжений у вершины наклонной трещины при ее развитии равна предельным значениям Тхупр из критерия прочности бетона в условиях плоского напряженного состояния. В процессе развития наклонной трещины напряжения в бетоне над ней нарастает и наступает такой момент, когда они достигают некоторых критических значений, после чего

происходит разрушение бетона над наклонной трещиной [2]. Поскольку бетон в зоне действия поперечных сил находится в условиях плоского и напряженного состояния, для оценки прочности бетона используем расчетный критерий прочности при плоском напряженном состоянии. В связи с неравномерным распределением нормальных и касательных напряжений по вертикальному сечению, проходящему через вершину наклонной трещины, критическое состояние может быть достигнуто в различных точках зоны над наклонной трещиной. Общий ход решения задачи должен был состоять в том, что по эпюрам распределения нормальных и касательных напряжений производится сопоставление действующих значений напряжений ох, оу и Тху с предельными значениями из критерия прочности на различных уровнях по высоте зоны бетона над наклонной трещиной, и определяется наиболее опасное место и нагрузка, при которых действующие напряжения совпадают с предельными. Однако такое решение встречает большие трудности, так как установить достаточно точно формулу эпюр и величину напряжений в бетоне над наклонной трещиной в настоящее время вряд ли возможно. Кроме того, следует считаться с возможным перераспределением напряжений в зоне бетона над наклонной трещиной вследствие неупругих деформаций бетона, а также с тем немаловажным обстоятельством, что такая методика приведет к резкому усложнению расчетного аппарата. Поэтому подойдем к решению задачи более простым путем [1]. Рассмотрим две крайние точки в пределах зоны бетона над наклонной трещиной: на уровне верхнего волокна бетона и на уровне вершины наклонной трещины. В верхней точке касательные напряжения равны нулю, поэтому, согласно критерию прочности, критическое состояние наступает при достижении нормальными напряжениями сопротивления бетона Яb. При этом в нижней точке также имеет место критическое состояние, связанное с развитием наклонной трещины [5]. Поскольку в вершине наклонной трещины находится максимум касательных напряжений, критическое состояние в этой точке можно выразить в виде предельной величины касательных напряжений тхупр, полученных из критерия прочности при действующих здесь напряжениях ох и оу. Учитывая, что напряжения ох в вершине наклонной трещины находятся, как правило, в области средних значений между нулем и Яb, для определения напряжений тху можно воспользоваться приближенными решениями, принимая значения Ту1р, независимыми от напряжений ох [6]. Таким образом, достижение нормальными напряжениями ох на верхней грани элемента предельных значений ох, равных сопротивлению бетона Яb, при наличии предельных

Технические науки — от теории к практике _№ 10 (58), 2016г

значений касательных напряжений Тхупр у вершины наклонной трещины характеризует 1-ый вид критического состояния при разрушении бетона над наклонной трещиной. При развитии наклонной трещины сопротивление ее развитию, характеризуемое предельными напряжениями тхупр, будет возрастать, если напряжения оу на ее пути будут увеличиваться. Однако этот рост может происходить до определенного предела, характеризуемого огибающей критерия прочности бетона. В этом случае также наступит критическое состояние в бетоне, даже если нормальные напряжения ох на верхней грани не достигли предельных напряжений Яь, так как ничто не препятствует распространению наклонной трещины до верхней грани элемента. Таким образом, достижение максимально возможных значений предельных касательных напряжений тхупр у вершины наклонной трещины характеризует 2-ой вид критического состояния при разрушении бетона над наклонной трещиной [4]. Приближенное значение предельных касательных напряжений в этом случае равно

Вывод:

Таким образом, 2-ой вид критического состояния можно рассматривать как достижение главными сжимающими напряжениями у вершины наклонной трещины сопротивления бетона Яь. Обращаясь к характеру разрушения бетона над наклонной трещиной, полученному в экспериментах, можно представить, что разрушение бетона от раздробления описывает 1 -ый вид критического состояния, а так называемое разрушение бетона от среза - 2-ой вид критического состояния. 1 -ый вид критического состояния соответствует работе элемента по балочной схеме, а 2-ой вид - по распорной. В принципе, можно ожидать достижения критического состояния и в промежуточных точках по высоте зоны бетона над наклонной трещинной, но разница не должна быть слишком большой по сравнению с крайней верхней точкой.

Список литературы:

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОГНЕУПОРОВ С ЦЕЛЬЮ РЕМОНТА ФУТЕРОВОК ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ

Соколова Светлана Владимировна

канд. техн. наук, доц., Самарский государственный университет путей сообщения,

РФ, г. Самара

Ченарева Кристина Олеговна

студент 2 курса,

Самарский государственный университет путей сообщения,

РФ, г. Самара E-mail: sokolova9967@mail.ru