Образец для определения прочности бетона при наличии градиентов напряжений и деформаций

 

Использование: в конструкции образцов, испытывающих влияние градиентов деформаций и напряжений, определение резервов конструктивной прочности бетона, а также в лабораторных и научно-исследовательной работе. Сущность изобретения: образец для определения прочности бетона содержит симметрично расположенные части с большим и меньшим основаниями. Образец у торцовых граней снабжен косвенной арматурой в виде проволочной спирали. Смежные части образца совмещены между собой большим или меньшим основаниями. Две противоположные грани образца параллельны, две другие противоположные грани образца и каждой его части имеют выпукло-вогнутое очертание с углами между касательными к ним и продольной осью 5-25°. Отношение высоты меньшего основания к высоте большего основания лежит в пределах 1:1-3. Длина вогнутых участков двух смежных частей образца равна 0,2-1 высоты сечения этих участков. Расстояние между двумя сечениями с минимальной площадью равно 2-3 высотам этих сечений. 7 ил.

Изобретение относится к конструкции образцов, испытывающих влияние градиентов и напряжений и предназначено для выявления и определения резервов прочности в конструкциях (конструктивной) из бетона и использования в лабораторных и научно-исследовательских работах.

Эксперименты и расчеты показывают, что деформации в изгибаемых и внецентренно сжатых элементах достигают величин 200.10^-5-400.10^-5 относительных единиц, а ордината эпюры напряжений выше призменной прочности (определяемой в стандартных призмах 10.10.40 см и 15.15.60 см) в 1,05-1,3 раза. Объясняется это превышение наличием разных градиентов напряжений и деформаций по высоте сечения сжатой зоны бетона. Однако практические рекомендации по учету этого превышения прочности отсутствуют. Отсутствуют и образцы, которые бы доступным способом в лабораторных условиях позволили определять превышение прочности бетона при разных градиентах деформаций и напряжений. Градиентом деформаций принимается отношение величины относительной деформации к высоте сжатой зоны (фиг. 1).

Известен образец для определения прочности бетона при наличии градиентов напряжений и деформаций, состоящий из двух совмещенных (обращенных) друг к другу меньшими основаниями, между которыми имеется призменная (или цилиндрическая) перемычка со стандартными размерами сечения, равными размерам меньшего основания (сечения) 10.10 см и 15.15 см (по СНип 2.03.01-84), высотой призмы 0,02-0,6 общей длины образца, а образующие обелисков наклонены к вертикальной оси образца под углом 5-45^о. Торцовые участки на длине до 7 см обелисков усилены косвенной арматурой.

Подобные образцы предлагались в авт.св. N 1080065, 1048360, 805108.

Недостатками таких образцов является наличие одной перемычки, в то время как в реальных конструкциях сжатая зона изгибаемых и внецентренно сжатых элементов имеет переменное сечение, образуемое волнообразной (синусоидальной) нейтральной осью и наличием поперечных трещин (фиг. 2).

Следовательно, имеется много перемычек, которые оказывают влияние на прочность сжатой зоны.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и измерение деформаций и напряжений в стандартных призмах 15.15.60 см и в предлагаемых образцах с несколькими (три-четыре) в направлении продольной оси, установление при разных градиентах деформаций и напряжений в этих образцах разных резервов конструктивной прочности бетона путем сопоставления графиков напряжения-деформации (фиг. 3).

Цель достигается тем, что испытанию подвергают стандартные образцы призмы 10.10.40 см или 15.15.60 см и образцы-обелиски (составленные из нескольких обелисков) с несколькими перемычками таких же размеров в направлении поперечного сечения (фиг. 4), но переменного сечения в направлении продольной оси (оси "b", рис. 4). Высота перемычки изменяется от 0,02 до 0,25 общей длины образца L (т. е. от 3 см до размеров куба 10.10.10 см и 15.15.15 см размер перемычки). Общая длина образца превышает длину перемычки в 5-12 раз и достигает 60-180 см (фиг. 5).

Таким образом, за счет изменения сечения перемычки в направлении продольной оси (оси b) создается плоское напряженное состояние, обеспечивающее повышение прочности бетона и деформаций за счет реактивных боковых внутренних усилий. Проявляется положительное влияние градиентов деформаций и напряжений за счет боковых примыкающих утолщений (обелисков) прочность бетона увеличивается в 1,05-1,3 раза.

П р и м е р осуществления. Испытывали на сжатие в осевом направлении стандартные призмы 10.10.40 см. Получали при сжатии прочность 340 кг/см². Деформация на вершине параболы достигла 2% Затем испытывали на сжатие в осевом направлении образцы-обелиски с несколькими перемычками такого же поперечного сечения 10.10 см. Угол наклона касательной к синусоиде (угол наклона граней обелисков составил 12^о фиг. 5).

Получено увеличение прочности в 1,3 раза, т.е. 442 кг/см². Деформации на вершине диаграммы напряжения-деформации σ_b -ε_b равна 2,5% (250.10^-5 отн.ед. ). Градиенты деформаций составили 2,5 2,0 0,5% приращение прочности 30% фиг. 6).

Формула изобретения

ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПРИ НАЛИЧИИ ГРАДИЕНТОВ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ, состоящий из подобных обратно симметрично расположенных частей, каждая из которых имеет большее и меньшее основания, отличающийся тем, что образец у торцевых граней снабжен косвенной арматурой в виде проволочной спирали, смежные части образца совмещены между собой большими или меньшими основаниями, две противоположные грани образца параллельны, две другие противоположные грани образца и каждой его части имеют выпукло-вогнутое очертание с углами между касательными к ним и продольной осью 5-25^o, отношение высоты меньшего основания к высоте большего основания 1 1-3, длина вогнутых участков двух смежных частей образца равна 0,2-1 высоты сечения этих участков, расстояние между двумя сечениями с минимальной площадью равно 2-3 высотам этих сечений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7