3. Кубиковая прочность. Призменная прочность. Прочность на срез и скалывание.

Прочность бетона на осевое сжатие. Кубиковая прочность. При осевом сжатии кубы разрушаются иследствие разрыва бетона в поперечном направлении (рис. 1.3, а). Наклон трещин разрыва обусловлен сила­ми трения, которые развиваются на контактных поверх^ иостях — между подушками пресса и гранями куба. Си­лы трения, направленные внутрь, препятствуют свобод­ным поперечным деформациям куба и создают эффект обоймы. Удерживающее влияние сил трения по мере уда­ления от торцевых граней куба уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму четырех усе­ченных пирамид, сомкнутых малыми основаниями. Если мри осевом сжатии куба устранить влияние сил трения с мазкой контактных поверхностей, поперечные деформа­ции проявляются свободно, трещины разрыва становятся вертикальными, параллельными действию сжимающей силы, а временное сопротивление уменьшается примерно вдвое (рис. 1.3,6). Согласно стандарту кубы испытыва­ют без смазки контактных поверхностей.

Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если времен­ное сопротивление сжатию бетона для базового куба с ребром 150 мм равно R, то для куба с ребром 200мм оно уменьшается приблизительно до 0,93 R, а для куба с ребром 100 мм — увеличивается до 1,1 R. Это объясня­ется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба и расстояния между его торцами,

Призменная прочность. Поскольку железобе­тонные конструкции по форме отличаются от кубов, в рас­четах их прочности не может быть непосредственно ис­пользована кубиковая прочность бетона. Основной харак­теристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb — временное сопротивление осе­вому сжатию бетонных призм. Опыты на бетонных приз­мах со стороной основания а и высотой h показали, что призменная прочность бетона меньше кубиковой и она уменьшается с увеличением отношения h/a (рис. 1.4).

Влияние сил трения на торцах призмы уменьшается с увеличением ее высоты и при отношении h/a = 4 значе­ние Rb становится почти стабильным и равным примерно 0,75R. Влияние гибкости бетонного образца при этом не сказывается; оно ощутимо лишь при h/a≥8.

В качестве характеристики прочности бетона сжатой аоны изгибаемых элементов (рис. 1.5) также принимают Rb; при этом вместо действительной криволинейной эпю­ры напряжений бетона сжатой зоны в предельном со­стоянии принимают условную прямоугольную эпюру на­пряжения.

Прочность бетона на срез и скалывание. В чистом ви­де срез представляет собой разделение элемента на две части по сечению, к которому приложены перерезываю­щие силы. При этом существенное сопротивление срезу оказывают зерна крупных заполнителей, работающие, как шпонки, в плоскости среза. При срезе распределение напряжений по площади сечения считается равномерным. Временное сопротивление бетона на срез можно опреде­лить по эмпирической зависимости R_sh=2R_bt. В железо­бетонных конструкциях чистый срез встречается редко; обычно он сопровождается действием продольных сил. Сопротивление бетона скалыванию возникает при из­гибе железобетонных балок до появления в них наклон­ных трещин. Скалывающие напряжения по высоте се­чения изменяются по квадратной параболе. Временное сопротивление скалыванию при изгибе, согласно опыт­ным данным, в 1,5...2 раза больше R_bt