ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

-008-99

Проводились исследования поведения бетона в сжатой и растянутой зонах балочных элементов, которые показали, что различная степень однородности структуры бетона приводит к перераспределению напряжений в конструкциях и влечет за собой появление концентраторов напряжений. Что в свою очередь вызывает снижение прочности бетона, его предельной деформативности, особенно в тонкостенных конструкциях. Результаты исследования напряженного состояния бетона непосредственно в сжатой зоне железобетонных балок показали, что максимальные напряжения в сжатой зоне изгибаемых элементов превышают призменную прочность бетонов при центральном сжатии в 1,25 -1,4 раза. Попытки использования механических устройств для перемещения центра приложения нагружающего усилия при испытании призм в условиях неоднородного деформирования не привели к возможности получения диаграмм s - e на всем диапазоне нагружения образца, включая и стадию разрушения, наиболее важную для расчета конструкций по прочности нормальных сечений, из-за высокой инертности управляющих систем.

Для исследования прочностных и деформативных свойств бетонов в условиях неоднородного деформирования с контролем скорости нагружения было разработано и изготовлено специальное устройство. Устройство состоит из образца-призмы, стального кондуктора, датчика напряжений, опорных плит, вертикальной стенки, тяжей, электротензодатчиков (с базой 50 мм), электротензодатчиков (с базой 10 мм). Устройства разработаны и выполнены в металле.

Разработанное устройство позволило фиксировать высоту сжатой зоны во время испытания вплоть до разрушения образца. Устройство было разработано для призматических образцов с ребром 4, 7, 10, 15 и 20 см с соотношением сторон 1/4. Измерение напряжений по высоте поперечного сечения внецентренно сжатого образца проводилось с помощью датчика напряжений (предварительно оттарированной алюминиевой пластины толщиной 3 см); размер датчика напряжений соответствовал поперечному сечению образца, материал датчика напряжений во время всего испытания работал в упругой стадии. Для фиксации отдельных частей специального устройства и образца при подготовке к испытанию, опорные плиты устройства оснащались тяжами, которые во время испытания удалялись. Непосредственно перед проведением испытания устройство центрировалось относительно шарнирных опор пресса по граневым деформациям наиболее сжатой боковой поверхности образца и устанавливалось таким образом, чтобы вертикальная стенка устройства была сжата в процессе всего испытания, но ее деформации были близки к нулевым. Уровень нагружения вертикальной стенки и ее жесткость подбиралась таким образом, чтобы ее деформации в процессе нагружения были малы. Нагрузка через шарнирные опоры пресса передавалась на опорные плиты устройства, испытываемый образец, датчик напряжений и вертикальную стенку устройства.Практическое использование устройства показало, что вплоть до момента разрушения образца, отклонение нейтральной оси от начального положения составляет не более 2,5% от размера поперечного сечения образца.

В результате испытания призм-близнецов на центральное и неоднородное сжатие были получены записи продольных и поперечных деформаций, изменение нагрузки во времени, включая и стадию разрушения образца, что позволило построить диаграмму s - e для образцов различной призменной прочности и различного размера, определить коэффициент Пуассона, модули деформаций бетона, коэффициент упругости, предельную деформативность, коэффициенты поперечных деформаций и приращения объема.

Использование данного устройства позволило отделить исследования особенностей поведения бетона при неоднородном сжатии от совместного рассмотрения таких сложных вопросов, как оценка влияния нормальных трещин растянутой зоны изгибаемого элемента на совместную работу арматуры и бетона, и контролировать режим нагружения, что невыполнимо при испытании балочных образцов.

Испытания призм в устройстве позволили оценить значение и характер распределения напряжений в сжатой зоне изгибаемого элемента в зависимости от высоты сжатой зоны для бетонов различной прочности.