К обоснованию критерия прочности бетона при двухосном сжатии

Введение. Многочисленные опытные данные российских и зарубежных исследователей свидетельствуют, что классические гипотезы пластичности не учитывают разного сопротивления одноосному растяжению и сжатию, влияние шарового тензора. В то же время опыты показывают, что предельное сопротивление зависит от вида напряженного состояния, а гидростатическое давление способствует повышению прочности и пластичности твердых тел.

Цель. Установление зависимости влияния второй составляющей напряжений при двухосном сжатии бетона на параметры полных диаграмм деформирования материала σ_bR и ε_bR, необходимых для описания указанных диаграмм, и построение замкнутой кривой на плоскости главных напряжений (критерий прочности бетона).

Материалы и методы. На основании экспериментальных материалов зарубежных и отечественных исследователей, включая опыты авторов статьи, методов механики деформированного твердого тела предложены предельные кривые и замкнутая кривая на плоскости главных напряжений в виде цепной линии, образующей при вращении поверхность прочности наименьшей площади в форме катеноида.

Результаты. В статье приведен анализ известных критериев прочности с точки зрения их геометрической интерпретации в пространстве напряжений. Показано, что перечисленные исследования относятся в основном к металлам и металлическим конструкциям, а для проектирования железобетонных и сталебетонных конструкций в условиях сложного напряженного состояния необходимо развитие соответствующего критерия прочности бетона.

Выводы. В результате предложенные предельные кривые и поверхность (критерий прочности материала) на плоскости главных напряжений в форме катеноида достаточно точно отражают поведение бетона в условиях равномерного и неравномерного плоского напряженного состояния, а уравнение поверхности в форме катеноида является обобщением уравнений предельных кривых для каждого из трех видов плоского напряженного состояния. При этом завышения прочности в области «сжатие – сжатие» в данном случае не наблюдается.

1. Белл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел: В 2 ч. Ч. 1. Малые деформации / Пер. с англ.; под ред. А.П. Филина. Москва: Наука, 1984. 600 с.

2. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии: Справочник / А.А. Лебедев, Б.И. Ковальчук, Ф.Ф. Гигиняк, В.П. Ламашевский. Киев: Наук. думка, 1983. 336 с.

3. Ратнер С.И. Прочность и пластичность металлов. Москва: Оборонгиз, 1949. 152 с.

4. Лебедев А.А. Расчеты на прочность при сложном напряженном состоянии. Киев: Мин-во высш. и сред. спец. образования УССР, 1968. 66 с.

5. Айбиндер С.Б., Тюнина Э.Л., Цируле К.И. Свойства полимеров при различных напряженных состояниях. Москва: Химия, 1981. 232 с.

6. Бриджмен П.В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. Москва: Изд-во иностр. лит., 1955. 444 с.

7. Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях / Б.И. Береснев, Е.Д. Мартынов, К.П. Родионов и др. Москва: Наука, 1970. 161 с.

8. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела: Т. 1. Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. Москва: Наука, 1975. 832 с.

9. Корсун В.И., Недорезов А.В., Макаренко С.Ю. Сопоставительный анализ критериев прочности для бетонов // <i>Современное промышленное и гражданское строительство</i>. 2014. Т. 10. № 1. С. 65–78.

10. Гвоздев А.А., Бич П.М. Прочность бетона при двухосном напряженном состоянии // <i>Бетон и железобетон</i>. 1974. № 7. С. 10–11.

11. Лебедев А.А. Развитие теорий прочности в механике разрушения // <i>Проблемы прочности</i>. 2010. № 5. С. 127–146.

12. Балан Т.А. Определение соотношения для структурно-неоднородных материалов при сложном напряженном состоянии // <i>Проблемы прочности</i>. 1985. № 12. С. 106–115.

13. Гениев Г.А., Кисюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. Москва: Стройиздат, 1974. 316 с.

14. Веригин К.П. Сопротивление бетона разрушению при одноосном и двухосном сжатии. В кн.: Структура, прочность и деформации бетонов. Москва: Стройиздат, 1966. С. 234–237.

15. Яшин А.В. Критерии прочности и деформирования бетона при простом нагружении для различных видов напряженного состояния // <i>Тр. ин-та НИИЖБ</i>. 1977. Вып. 39. С. 48–57.

16. Кулик И.И. Прочность, деформация и расчет железобетонных конструкций при плоском напряженном состоянии [диссертация]. Вильнюс, 1982. 20 с.

17. Kupfer H., Hilsdorf H.K., Rusch H. Behavior of Concrete under Biaxial Stresses. <i>ACI Journal Proceedings</i>. 1969, vol. 66, issue 8, pp. 656–666.

18. Бич П.М. Исследования прочности, деформативности и микроразрушений тяжелого и легкого бетонов при плоском напряженном состоянии [диссертация]. Москва, 1973. 12 с.

19. Бамбура А.Н., Давиденко А.И. Экспериментальные исследования закономерности деформирования бетона при двухосном сжатии // <i>Строительные конструкции</i>. 1989. Вып. 42. С. 95–100.

20. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей. Москва: Машиностроение, 1978. 222 с.