Построение методики количественной оценки прочностных качеств бетона на основе энергетического критерия

• Автор: Макарова, Наталья Валентиновна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 183 с. : ил

1.1. Проблемы применения стандартных методов расчета к оценке прочности бетонных и железобетонных конструкций

1.2. Физические основы сопротивления бетона разрушению и природа его прочности

1.2.1. Анализ применения классических теорий прочности к бетону

1.2.2. Особенности строения бетона как конструкционного материала

1.2.3. Теоретические представления процесса деформирования и разрушения бетона

1.3. Моделирование неоднородности бетона

1.3.1. Моделирование дефектности бетона с использованием в качестве критериев предельных напряжений и деформаций

1.3.2. Моделирование дефектности бетона методами механики разрушения

1.3.2.1. Основные положения механики разрушения

1.3.2.2. Обзор исследований по механике разрушения бетона

1.3.2.3. Моделирование процессов разрушения бетона методами механики разрушения

1.3.3. Моделирование структуры бетона как композиционной системы
1.4. Анализ существующих методов экспериментальной оценки
прочностных качеств бетона
1.4.1. Экспериментальное определение прочности бетона
при одноосном сжатии и растяжении
1.4.2. Особенности экспериментального определения характеристик
трещиностойкости бетона и его структурных составляющих.
1.5. Выводы по главе 1
I ЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ
2.1. Моделирование структуры бетона
2.2. Физические гипотезы
2.3. Формулировка критерия разрушения
2.4. Г еометрические параметры модели
2.5. Характеристики трещиностойкости структурных составляющих бетона
2.6. Численная реализация модели
2.7. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ БЕТОНА
3.1. Разработка способа нагружения образца при испытании бетона в поле растягивающих напряжений с использованием стандартного оборудования
3.1.1. Обоснование выбора способа создания растягивающих напряжений в образце бетона
3.1.2. Определение габаритов, формы образца и способа нагружения
3.2. Исследование напряженнодеформированного состояния модели образца методом фотоупругости
3.3. Экспериментальное исследование напряженно деформированного состояния бетонного образца методом электротензометрирования
3.4. Исследование напряженнодеформированного состояния образца методом конечных элементов
3.4.1. Постановка задачи
3.4.2. Схема конечных элементов
3.4.3. Определение напряжений и перемещений в образце и сравнение с результатами электротензометрирования
3.4.4. Работа внешних сил
IЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЫ1АЯ ОЦЕНКА
ПРОЧНОСТНЫХ КАЧЕСТВ БЕТОНА С УЧЕТОМ
ЕГО НЕОДНОРОДНОСТИ
4.1. Планирование полнофакторного эксперимента
4.2. Методика изготовления образцов
4.3. Методика испытания образцов
4.4. Методика фрактологических исследований поверхности 8 разрушения бетона
4.5. Анализ экспериментальных исследований прочностных 7 качеств бетона по результатам испытаний образцов серии
4.5.1. Результаты испытаний образцов серии 2
4.5.2. Оценка необходимого количества испытаний для 9 реализации плана полнофакторного эксперимента
4.5.3. Экспериментальное определение удельной поверхностной 1 энергии разрушения цементнопесчаной матрицы
4.5.4. Экспериментальное исследование удельной энергии 4 разрушения бетона с учетом его неоднородности
4.6. Анализ результатов полнофакторного эксперимента
4.6.1. Результаты полнофакторного эксперимента
4.6.2. Анализ полученных зависимостей влияния состава бетона 7 на значение удельной энергии разрушения
4.6.3. Анализ полученных зависимостей влияния состава бетона 9 на относительную площадь разрушенного заполнителя
4.6.4. Анализ полученных зависимостей влияния состава бетона на 1 относительную площадь разрушенной цементнопесчаной матрицы
4.6.5. Анализ полученных зависимостей влияния состава бетона на 3 относительную площадь разрушенной границы сцепления
4.6.6 Анализ полученных зависимостей влияния состава бетона на 5 значение коэффициента неровности поверхности разрушения бетона
ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
НА ОСНОВЕ ЭНРГЕТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ РАЗРУШЕНИЯ
5.1. Оценка несущей способности бетонного изгибаемого элемента
5.1.1. Теоретический расчет несущей способности изгибаемого 8 бетонного элемента с начальной трещиной
5.1.2. Экспериментальное определение несущей способности 0 бетонных балок и сравнение с теоретическими расчетами
5.2. Оценка трещиностойкости изгибаемого железобетонного 4 элемента
5.2.1. Расчет глубины прорастания трещин в растянутой зоне
5.2.2. Экспериментальное определение глубины прорастания 8 трещин в растянутой зоне изгибаемого железобетонного элемента
и сравнение с теоретическими расчетами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЬИБЛИО РАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


В изгибаемых железобетонных элементах до наступления разрушения происходит, как правило, развитие трещин отрыва в растянутой зоне, что приводит к коррозии арматуры и изменению расчетной схемы конструкции. На рис. Артеме, перепрофилированного в учебный корпус филиала ДВГТУ. Несмотря на значительное раскрытие магистральных трещин, пересекающих поперечное сечение плит по всей длине, разрушения конструкции не наступает. Очевидно, что плиты находятся в аварийном состоянии, но расчет остаточной несущей способности этих плит затруднен, так как в стандартных методах расчета на прочность работа растянутого бетона не учитывается совсем. Анализ тенденций в строительной отрасли на ближайшие годы показал, что значительно возрастут объемы ремонтновосстановительных работ, достигнув общего объема работ в жилищном строительстве , . В Западной Европе этот вид работ в году составил общей стоимости строитеяьства. В связи с этим возникают проблемы оценки несущей способности несущих железобетонных конструкций на период и после усиления, такие, как определение фактически действующих на конструкцию нагрузок и ее остаточного ресурса по замеренным в натуре параметрам трещин длина и ширина раскрытия расчет прочности и грещиностойкости нагруженных конструкций, подвергшихся воздействию агрессивных сред, природных или иных процессов. В то же время долговечность бетона как способность сохранять свои свойства в течение времени обуславливается, в первую очередь, его плотной структурой, препятствующей переходу наружной коррозии материала во внутреннюю и снижающей к минимуму количество конденсируемой внутренней влаги. Таким образом, наличие трещин в бетоне является фактором, в значительной степени снижающим его долговечность. Критерием трещиностойкости железобетонных конструкций является достижение напряжениями в самом нагруженном участке бетона предела прочности на растяжение . В настоящее время успехи бетоноведения как самостоятельного, обособившегося от технологии и производства, раздела строительной науки, позволяя решать задачи проектирования состава бетонов с заданными свойствами, пользующихся спросом на рынке, в частности, высокопрочных и быстротвердеющих, не устранили основной недостаток низкую прочность на растяжение, которая на порядок ниже прочности бетона на сштие. I аоборот, с повышением прочности на осевое сжатие, применением добавок, ускоряющих твердение, возрастает подверженность материала хрупкому разрушению. Стандартные методы расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям, используя в качестве критериев прочности силовые кри терии предельные напряжения сжатия и растяжения, являющиеся вариантными характеристиками ввиду существенных погрешностей и условностей методического плана, не в состоянии решить выдвигаемые практикой проектирования задачи. Существенным недостатком методов расчета, заложенных в действующие нормы , , , является большое количество различных эмпирических коэффициентов и зависимостей, не затрагивающих физикохимическую природу процессов, определяющих константы свойств бетона как многокомпонентного, разномодульного конгломерата. В силу сложности процессов, обуславливающих формирование структуры и его физикомеханических свойств на протяжении значительного промежутка времени исторически сложилось, что наука о бетоне развивалась преимущественно в эмпирическом направлении. Несмотря на значительные успехи в экспериментальных исследованиях прочности бетона и создании на их основе теории расчета железобетонных конструкций, главный недостаток эмпирического подхода заключается в оторванности от развития фундаментальных наук, в частности механики твердого деформируемого тела. И.Я. Ахвердов предложил науку о бетоне разделить на физику бетона и технологию бетона. Первые попытки создания физики бетона предприняли В. В.Михайлов , , Б. Г.Скрамтаев , П. А.Ребиндер , А. Е.Десов 1, Н. А.Мощанский, И. Я.Ахвердов 5, 6, Ю. М.Баженов 9, , О. Я.Берг , А. В.Волженский, А. А.Гвоздев , Г. Д.Цискрсли 7, А. Е.Шейкин 6, Т. РауегБ, А. ЫеуП и др.