Раздел 2
Экспериментальные исследования диаграмм состояния бетона
2.1. Физические особенности силового деформирования, принятые в основу методов
исследований нисходящей ветви диаграммы
2.1.1. Общие положения
Одна из проблем построения полной диаграммы состояния бетона, которая положена
в основу создания деформационной модели расчета железобетонных конструкций,
заключается в математическом моделировании ее нисходящей ветви. Систематических
исследований по изучению этой части диаграммы и согласованных данных по ее
экспериментальной проверке в научных источниках наведено недостаточно. Имеет
место трактование различными авторами понятий предельных деформаций по
разному.
С целью исследования параметров эталонных и трансформированных диаграмм
состояния бетона, получаемых соответственно на стандартных бетонных образцах и
каких либо других, отличающихся от эталонных, ставилась задача получения
экспериментальных значений нисходящей ветви диаграмм состояния для разных
значений исходных данных – прочностных и деформативных характеристик бетона и
арматуры, а также коэффициентов армирования.
Ключевой параметрической точкой диаграммы рассматривалась критическая
деформация бетона в вершине этой кривой еbR, соответствующая предельной
прочности бетона при сжатии Rb. По некоторым литературным источникам такая
деформация называется предельной сжимаемостью бетона. Ее в дальнейшем будем
оценивать как общую точку восходящей и нисходящей ветви диаграммы состояния.
Эта критическая деформация в настоящее время не имеет вполне обоснованного
определения и достоверно не установлена. О недостаточной изученности такого
параметра свидетельствует отсутствие специальных систематизированных
исследований экспериментального характера. По имеющимся литературным источникам
деформация в вершине диаграммы для большинства случаев находилась как
второстепенная величина при определении прочностных характеристик бетона.
Достоверных данных по вопросам исследования предельной сжимаемости бетона в
научных публикациях наведено недостаточно. Чаще всего в различных экспериментах
по определению таких деформационных характеристик бетона получали
противоречивые данные. Предельные деформации бетона при этом определялись как
наибольшие их значения, замеренные перед исчерпанием несущей способности
опытного образца.
Необходимо заметить, что на такой стадии работы деформации бетона сильно
зависят от фактора времени отсчета и могут существенно отличаться даже для
образцов-близнецов, испытанных при одинаковых условиях эксперимента, но с
небольшой разницей во времени при фиксации момента разрушения. Естественно, что
такие отличия будут проявляться в значительно большей степени в экспериментах
разных авторов, где вероятно будут иметь место разные условия испытаний, что в
конечном итоге делает результаты таких экспериментов несопоставимыми.
К этому необходимо заметить, что при оценке предельных деформаций армированных
элементов, которые используются для построения полной трансформированной
диаграммы состояния бетона, требуется совершенно другая методология решения
такой проблемы. При этом следует учитывать, что если рассматривается совместное
деформирование бетона и каких-либо работающих с ним жестких элементов, и
жесткость этих элементов подобрана таким образом, что ее общее сопротивление и
сопротивление бетона растет вплоть до разрушения монотонно, то диаграмма
деформирования бетона от жесткости таких элементов не зависит. О таких
особенностях совместного деформирования бетона и жестких элементов отмечал М.М.
Холмянский [266] и другие. Это дает основание полагать, что деформации в
вершине диаграммы состояния бетона при соблюдении всех прочих условий эталонных
испытаний могут устанавливаться на бетонных образцах, имеющих дополнительные
жесткие элементы, которые удовлетворяют названным условиям.
Весьма важной особенностью моделирования полной трансформированной диаграммы
состояния является то, что при оценке предельных деформаций сжатых элементов с
учетом влияния арматуры необходимо учитывать возможность существенного
увеличения таких деформаций в армированном сечении по отношению к предельной
сжимаемости неармированного бетона. Первые, как показывают результаты известных
многочисленных экспериментов, выполненных Е.А. Чистяковым, К.К. Бакировым и
другими, могут существенно повышаться в зависимости от прочностных и
деформационных характеристик арматуры, а также коэффициента армирования
бетонного сечения.
Механизм повышения деформативности армированного бетона обосновывается тем
известным фактом, что при стеснении арматурой свободного деформирования бетона
в нем имеет место релаксация напряжений и связанное с ней перераспределение
этих напряжений с бетона на арматуру. Чем выше степень армирования сжатого
элемента, естественно с учетом некоторых конструктивных ограничений, тем в
большей степени возможно влияние арматуры на релаксацию напряжений бетона и на
его деформации. Но это уже будут другие деформации по отношению к предельной
сжимаемости не армированного бетона, которые соответствуют более высоким
уровням структурных преобразований деформируемого бетона в области нисходящей
ветви диаграммы состояния.
Аналогичная картина может наблюдаться при силовом деформировании
неармированного бетонного элемента, который работает совместно с жесткими
стержневыми элементами, не имеющими сцепления с бетоном. Следует заметить, что
в этом случае совместная работа не может оказывать какое-либо влияние на
деформационные свойства бетона, в отличие от армированных элементов. Наличие
жестких силовых эл
- Київ+380960830922