Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исследование физико-механических свойств бетона и работы изгибаемой железобетонной балки. Методические указания к лабораторным работам № 1, 2 и практи
.pdf
— приращение упруго-мгновенной относительной продольной де-
1y
формации образца, соответствующее уровню нагрузки F1 = 0,3F
ult
меренное в начале каждой ступени ее приложения.
и за-
Рис. 3. Испытание бетонных призм размером 100×100×400 мм
В пределах ступени нагружения деформации определяются по линейной интерполяции.
11
RRRR
b
72,0)001,077,0(
RRR
b
717,0)8,52001,077,0(
RRR
b
72,0717,0
МПа0,388,5272,072,0 RR
b
кН3801001038
1
ult
F
.кН383801,01,0
ult
FF
.МПа3,42мм/кН3,42
100100
10423
2
3
A
F
R
ult
b
1.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ
БЕТОННЫХ ПРИЗМ НА СЖАТИЕ
Для построения диаграммы работы бетона при сжатии производит-
ся испытание 3-х бетонных призм. При этом нагружение образца производится ступенями, равными примерно 10 % от ожидаемой разрушающей нагрузки. Для предварительной оценки значения ожидаемой разрушающей нагрузки используются данные испытаний бетонных кубов.
Ожидаемая призменная прочность
;
.
Так как:
,
принимаем
. Ожидаемая разру-
шающей нагрузки будет равна:
,
а ступень нагружения призмы соответственно:
1.4.1. Определение призменной прочности бетона
и его начального модуля упругости
В табл. 2 представлены результаты испытания бетонных призм на
центральное сжатие.
Среднее значение призменной прочности по разрушающей нагрузке:
12
F · 10-3, Н
F · 10-3, мм2
σ
b
= F/A, МПа
σ
b/Rb
ε
b
· 105,
от. ед.
ε
bt
· 105,
от. ед
Т,
мксек
0
100
0 0 0 0 12
42,3
100
4,23
0,1
12,5
2
11,8
84,6
100
8,46
0,2
25 4 11,6
126,9
100
12,69
0,3
38 6 11,5
169,2
100
16,92
0,4
52
8,5
11,45
211,5
100
21,15
0,5
68
12
11,5
253,8
100
25,38
0,6
86
17
11,6
296,1
100
29,61
0,7
105
23,5
11,7
338,4
100
33,84
0,8
124
31
11,8
380,7
100
38,07
0,9
148
43
12
410,3
100
41,03
0,97
167
54
12,6
423,0
100
42,3
1
204
87 — 406,1
100
40,61
0,96
236 — —
368,0
100
36,80
0,87
270 — —
317,3
100
31,73
0,75
290 — —
253,8
100
25,38
0,6
312 — —
Н10423
3
ult
F
;МПа1084,33
105,12
23,4
ε
Δσ
3
5
1
1
1,0
el
b
E
;МПа1084,33
105,12
23,4
ε
Δσ
3
5
1
1
2,0b
el
E
;МПа1054,32
1013
3,42
Δσ
3
5
1
1
3,0
el
b
ε
E
Таблица 2
Осреднённые результаты испытания трёх бетонных призм
П р и м е ч а н и е : разрушение произошло при
При уровне напряжения 0,3Rb определяется начальный модуль
упругости бетона:
13
.
.МПа1041,33
3
10)54,3284,3384,33(
3
3
3
3,02,01,0
0
bbb
b
EEE
E
.МПа1041,33
3
0b
E
0
crc
R
crc
R
0
σ0
crcb
R
crcbcrc
RR σ
0
bbcrc
RR σ
0
crc
R
crc
R
Начальный модуль упругости испытанного бетона:
1.4.2. Определение нижней и верхней условных границ
микротрещинообразования бетона при его осевом сжатии
При анализе напряжённо-деформированного состояния железобетон-
ных конструкций и элементов, широко используются две параметрические
точки деформирования бетона при осевом сжатии —
,
. Они раз-
деляют работу бетона на три области напряжённого состояния:
1. Область уплотнения структуры бетона
.
2. Область образования и интенсивного развития микротрещин зо-
ны сцепления цементного камня и крупного заполнителя
.
3. Область образования и интенсивного развития микротрещин в
цементном камне и образования протяжённых микротрещин.
.
Согласно этому определению, первая параметрическая точка про-
цесса деформирования бетона соответствует «нижней границе образо-
вания частично обратимых микротрещин» ―
, а вторая парамет-
рическая точка — «верхней (условной) границе образования необратимых микротрещин» —
.
В настоящее время широко практикуется оценка закономерностей
разрушения сжатого бетона под нагрузкой на основе анализа удельных
поперечных деформаций, коэффициента поперечной деформации бетона, его объёмных деформаций и скорости распространения ультразву-
14
b
ε
bt
ε
b
σ
b
b
R
σ
поп
поп
про д
поп
про д
про д
поп
про д
поп
поппродi
2
i
ii
σ
0σ
Δθ
кового импульса. Для этого по результатам испытаний бетона при осевом сжатии строится зависимость продольных (
) и поперечных де-
формаций (
относительного уровня напряжений (
) бетона от абсолютных значений напряжений (
) (рис. 4) и определяются:
1. Удельные поперечные деформации (рис. 5):
,
где
— приращение поперечных деформаций на данной ступени
нагружения;
— приращение напряжений сжатия на данной ступени нагружения.
2. Дифференциальный коэффициент поперечной деформации (рис. 6):
,
где
— приращение продольных деформаций на данной ступени
нагружения.
3. Коэффициент поперечной деформации (рис. 6):
,
) или
где
и
— суммарные, соответственно продольные и попереч-
ные деформации образцов, вызванные определённой величиной напряжений сжатия.
4. Приращение внешнего объёма на каждой ступени нагружения
(рис. 7):
.
5. Суммарные объёмные деформации (рис. 7):
.
15
%100
0
0
T
TТ
Т
i
i
i
Т
i
σσ
0
Т
0
0
crc
R
crc
R
0
max
0Т
6. Относительное изменение времени прохождения ультразвуково-
го импульса в направлении, нормальном по отношению к сжимающей
силе (рис. 8):
,
где
ный образец на данной ступени нагружения
— время прохождения ультразвукового импульса через бетон-
;
— время прохождения ультразвукового импульса через бетонный
ненагруженный образец (
) непосредственно перед испытанием.
С помощью обработанных таким образом результатов испытаний
определяются «границы» областей напряжённого состояния бетона.
Нижняя граница области условно упругой работы бетона
определяется величиной напряжений сжатия, при которой наблюдается:
1) начало резкого отклонения величины удельных поперечных де-
формаций (рис. 5);
2) начало резкого отклонения величины дифференциального коэф-
фициента поперечной деформации от более или менее постоянного
значения в сторону их увеличения (рис. 6);
3) начало ощутимого уменьшения величины приращения объёма
образца (рис. 7);
4) при максимальном сокращении относительного времени прохо-
ждения ультразвукового импульса (рис. 8).
Верхняя граница области развития пластических деформаций
второго рода
определяется величиной напряжений сжатия, при
которой:
1) дифференциальный коэффициент поперечной деформации бето-
на достигает значения 0,5, то есть наибольшего теоретического значения для сплошного тела (рис. 6);
2) наблюдается наибольшее сокращение внешнего объёма образца
(рис. 7);
3) наблюдается начало увеличения объёма образца
(рис. 7);
4) относительное изменение времени прохождения ультразвукового
импульса после прохождения своего максимального значения становится равным нулю
(рис. 8).
16
F, кН
σ
b
,МПа
σ
b
/R
b
σ
b
, МПа
ε
b
· 10
5
, от. ед.
ε
b
· 10
5
, от. ед
ε
bt
· 10
5
, от. ед
ε
bt
· 10
5
, от. ед
5
10
Δσ
Δε
b
bt
v
v
vθ, от. ед
θ, от. ед
Т, мксек
∆Т, %
0 0 0 0 0 0 0 0 —
— — 0 0 12
0
50,6
5,06
0,10
5,06
12,5
12,5
2
2
0,40
0,16
0,16
8,5
8,5
11,8
-1,7
101,2
10,12
0,20
5,06
25
12,5
4
2
0,40
0,16
0,16
8,5
17
11,6
-3,3
151,8
15,18
0,30
5,06
38
13
6
2
0,40
0,15
0,16
9
26
11,5
-4,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300
Поперечные и Продольные деформации х Е-5
Уровень напряжений
На основании полученных данных (см. табл. 2) построены диаграммы
деформирования бетона при испытании на центральное сжатие (рис. 4).
Рис. 4. Диаграмма деформирования бетона при осевом сжатии
В табл. 3 представлены результаты расчёта удельных поперечных де-
формаций, коэффициента поперечной деформации бетона, его объёмных
деформаций и времени распространения ультразвукового импульса.
Обработка результатов испытаний бетонных призм на центральное сжатие
17
Таблица 3
F, кН
σ
b
, МПа
σ
b
/R
b
∆σ
b
, МПа
ε
b
· 105, от. ед.
ε
b
· 105, от. ед
ε
bt
· 105, от. ед
ε
bt
· 105, от. ед
5
10
Δσ
Δε
b
bt
∆v
v
vθ, от. ед
θ, от. ед
Т, мксек
∆Т, %
0 0 0 0 0 0 0 0 —
— — 0 0 12
0
202,4
20,24
0,40
5,06
52
14
8,5
2,5
0,49
0,18
0,16
9
35
11,45
-4,6
253
25,3
0,50
5,06
68
16
12
3,5
0,69
0,22
0,18
9
44
11,5
-4,2
303,6
30,36
0,60
5,06
86
18
17
5
0,99
0,28
0,20
8
52
11,6
-3,3
354,2
35,42
0,70
5,06
105
19
23,5
6,5
1,28
0,34
0,22
6
58
11,7
-2,5
404,8
40,48
0,80
5,06
124
19
31
7,5
1,48
0,39
0,25
4
62
11,8
-1,7
455,4
45,54
0,90
5,06
148
24
43
12
2,37
0,50
0,29
0
62
12
0,0
490,8
49,08
0,97
3,54
167
19
54
11
3,11
0,58
0,32
-3
59
12,6
5,0
506
50,6
1,00
1,52
184
17
67
13
8,56
0,76
0,36
-9
50 — —
b
b
R
σ
поп
b
b
R
σ
Окончание табл. 3
На основании данных табл. 3 строятся графики зависимостей соот-
ветствующих параметров от уровня напряжений:
1)
2)
—
—
;
, ;
18
b
b
R
σ
i
θ
b
b
R
σ
b
σ
поп
b
σ
b
σ
i
θ
b
σ
bcrc
RR 4,0
0
bcrc
RR 8,0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Удельные поперечные деформации х Е-5
Уровень напряжений
3)
4)
— ,
— Т;
;
или от абсолютных значений напряжений сжатия:
1)
2)
3)
4)
—
—
— ,
— Т,
;
, ;
;
в зависимости от выданного задания.
По полученным графикам определяются нижняя и верхняя грани-
цы трещинообразования.
Из анализа графика получаем:
Рис. 5. Удельные поперечные деформации
;
.
19
)(
)(
bcrc
RR 4,0
0
bcrc
RR 9,0
)(
)(
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
Коэффициеты попе речных деф ормаций
Уровень напряжений
0,50
0,9
ΔV
V
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-80 -60 -40 -20 0 20 40
Объемные деформации
Уровень напряжений
0,5
∆θ
θ
Рис. 6. Дифференциальный
поперечных деформаций
Из анализа графиков получаем:
Рис. 7. Приращение объёмных деформаций
и суммарные объёмные деформации
и общий коэффициенты
;
.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]