www.chms.ru - вывоз мусора в Люберцах


Почему витражи поражают или древнее искусство в интерьере


Панно в интерьере - модно, роскошно и практично


Наливные полы с 3D-эффектом - современное чудо дизайна


Что такое морской стиль и как его применить для оформления дома?


Почему эклектика в интерьере так популярна?

Перейти на главную  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

ПРИРОДА ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Уже неоднократно упоминалось, что на прочность бетона первостепенное влияние оказывает его пористость. Поэтому возможно установление зависимости между пористостью бетона и действительным механизмом его разрушения. Бетон считают хрупким материалом, хотя он и проявляет некоторые пластические свойства. Разрушение бетона наступает при низком значении деформации. Предложено считать, что максимальная относительная деформация в момент разрушения 0,04- 0,05 характеризует хрупкие материалы.

ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Фактическая прочность цементного камня или аналогичных хрупких материалов, таких, как, например, естественный камень, намного ниже теоретической прочности, установленной на основе молекулярного сцепления и вычисленной из энергии поверхности твердого вещества, предполагаемого совершенно однородным и без дефектов. Установлено, что теоретическая прочность составляет 1,05X10 кгс/см. Это несоответствие можно объяснить наличием трещин (теория Гриффитса), которые ведут к концентрации напряжений в материале под нагрузкой, так что очень высокие напряжения достигаются в очень небольших объемах образца с последующим образованием микроскопических трещин, в то время как среднее (номинальное) напряжение во всем образце остается относительно низким. Трещины различны по своим зазмерам, и только некоторые, самые крупные, вызывают разрушение. Трочность бетона, таким образом, является проблемой статистической вероятности, а размер образца влияет на возможное номинальное напряжение, при котором происходит разрушение.

Известно, что цементный камень содержит большое количество несплошностей - пор, трещин, пустот, однако точный механизм их влияния на прочность неизвестен. В нерасслоившемся бетоне пустоты расположены произвольно, что является необходимым условием применения гипотезы Гриффитса. Хотя мы не знаем точного механизма разру-нюния бетона, однако он, возможно, связан с внутренним сцеплением цементного камня и сцеплением между камнем и заполнителем.

Теория Гриффитса исходит из возникновения микроразрушений в местах разрыва материала, и обычно по ней допускается, что «единица объема», содержащая слабейшую трещину, определяет прочность всего образца. Под этим подразумевается, что любой излом распространяется по всему участку образца, подвергнутого данному напряжению, или, другими словами, то, что происходит в элементарном объеме, идентично тому, что происходит во всей массе.

Такое поведение бетона может встретиться только при условии, что бетон в месте слабейшей трещины недостаточно прочен, чтобы сопротивляться напряжению, составляющему - от напряжения, при

котором образовалась первая трещина, где п - число элементарных



объемов в участке образца под нагрузкой (каждый элементарный объем содержит по одной трещине).

Несмотря на то что локальное разрушение начинается в точке и определяется условиями в этой точке, знание напряжения в точке тела, которая подвергалась самому высокому напряжению, недостаточно для предсказания разрушения. Необходимо знать также распределение напряжения в достаточно большом объеме вокруг данной точки, поскольку деформативность материала, особенно вблизи разрушения, зависит от состояния материала вокруг критической точки, а возможность распределения разрушения зависит от данного состояния. Этим можно объяснить, например, почему максимальные фибровые напряжения в изгибаемых образцах в момент начального разрушения выше прочности, установленной при чистом растяжении: в последнем случае распределение излома не блокируется окружающим материалом.

Можно видеть, что в данном образце различные напряжения производят разрушения в различных точках, но невозможно физически испытать прочность элементарного образца, не изменив при этом напряжения в остальных частях образца. Если прочность образца определяется его наименее прочным элементом, то решение сводится к общеизвестной задаче слабейшего звена в цепи. В статистических терминах мы должны определить наименьшую величину (т.е. сопротивление наиболее значимого дефекта) в образце размера где п -число дефектов в образце. Цепная аналогия может не быть абсолютно правильной, так как в бетоне звенья расположены как параллельно, так и последовательно. Однако вычисления на основе допуска слабейшего звена могут дать результаты правильного порядка. Из этого следует, что прочность такого хрупкого материала, как бетон, не может характеризоваться только средней величиной: должны быть указаны возможные вариации прочности так же, как данные о величине и форме образцов. Эти факторы рассматриваются в гл. 8.

ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЕ

И РАЗРУШЕНИЕ ПРИ СЖАТИИ

Гипотеза Гриффитса применима для разрушения под действием растягивающих сил, но ее можно распространить на разрушение при двух- и трехосном напряженном состоянии, а также при внецентренном сжатии. Даже когда два главных напряжения являются сжимающими, напряжения по краям трещины представляют собой растяжение в некоторых точках, что может привести к разрушению.

Орован вычислил, что максимальное растягивающее напряжение на конце трещины при самой опасной ориентировке относится к основному напряжению оси координат как функции двух основных напряжений Р и Q, Критерий излома графически представлен на рис. 5.10, где К - прочность при осевом растяжении. Разрушение возникает при таком сочетании Р и Q, когда точка, характеризующая напряженное состояние, находится за пределами области ограниченной кривой.



На рис. 5.10 видно, что излом может возникнуть, когда применяется внецентренное сжатие; фактически это наблюдалось при испытании бетонных образцов на сжатие. Номинальная прочность при сжатии в данном случае равна 8 /С, т. е. прочность, превышаюнхая в восемь раз прочность при растяжении, установленную при испытании на чистое растяжение. Данная цифра согласуется с наблюдаемыми величинами соотношения между прочностью при сжатии и прочностью при растяжении. Существует, однако, ряд трудностей при согласовании некоторых аспектов теории Гриффитса с наблюдаемым направлением трещин в образцах, подвергнутых сжатию. Хотя возможно, что разрушение в таком образце определяется поперечной деформацией, определенной с помощью коэффициента Пуассона. Порядок значений коэффициента Пуассона для бетона таков, что для элементарных объемов, достаточно удаленных от плит испытательной машины, конечная поперечная деформация может превысить предельную растяжимость бетона. Разрушение возникает благодаря раскалыванию под прямыми углами по отношению к направлению нагрузки, что довольно часто наблюдается, особенно в образцах, у которых высота больше ширины.

Существуют четкие доказательства, что прочность бетона определяет не предельное напряжение, а предельную деформацию при растяжении. Полагают, что она находится в пределах между 10"" и 2Х Х10~. Установлено, что в точке первоначального образования трещины деформации на растянутой грани балки при изгибе и поперечная деформация в цилиндре при одноосном сжатии имеют одинаковые величины. Деформация растяжения в балке при возникновении трещин равна:

растягивающие напряжения при изгибе в момент трещинообразования


Рис. 5.10. Критерий Орована для разрушения под действием двухосевык напряжений

где Е-модуль упругости бетона, определенный в нелинейном диапазоне деформации.

Поперечная деформация в образце при сжатии в момент первоначального обнаружения трещин равна:

[яХсжимающие напряжения при трещинообразовании Е

где х - коэффициент Пуассона. 12-219



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113