Гениев теория прочности бетона и железобетона

Г. А. Гениев, В. Н. Киссюк, Г. А. Тюпин

Теория пластичности бетона и железобетона

Гениев Г. А., Кнссюк В. Н., Тюпин Г. А. Теория пластичности бетона и железобетона. М., Стройиздат, 1974. 316 с. (Центр, науч.-исслед. ин-т строит, конструкций им. В. А. Кучеренко)

В книге изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности бетона и железобетона. Разработаны методы определения предельной несущей способности массивных и плоских конструкций из бетона и железобетона, находящихся в сложном напряженном состоянии, основанные на использовании аппарата математической теории пластичности идеально пластичной среды. Рассмотрена деформационная теория пластичности бетона и железобетона и приведены примеры ее использования для расчета бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в сложном напряженном состоянии в области эксплуатационных режимов работы. Вопросы теории нашли свое практическое приложение при решении плоской задачи, задач со сферической и осевой симметрией, при исследовании предельного напряженного состояния бетонных массивов, а также при рассмотрении некоторых задач устойчивости и динамики.

Книга рассчитана на научных работников, аспирантов и инженеров, работающих в области теории бетона и железобетона.

Табл. 7, ил. 150, список лит.: 175 назв.

(с) Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В. А. Кучеренко (ЦНИИСК), 1974,

За последние 15—20 лет в Советском Союзе и за рубежом достигнуты большие успехи в разработке теории прочности и ползучести бетона, а также в развитии методов расчета стержневых, плоских и пространственных железобетонных конструкций. Прогресс исследований в области прочности и ползучести бетона и железобетона может быть охарактеризован стремлением создания теорий, наиболее полно и точно учитывающих физические особенности процессов, происходящих в материале при его разрушении и деформировании во времени.

Методы расчета железобетонных конструкций развивались в основном по двум характерным направлениям:

1) определение предельной несущей способности той или иной конструкции;

2) деформационный расчет систем.

Первое из этих направлений, берущее начало от метода расчета балок по несущей способности, разработанного в 30-е годы, получило свое наиболее полное воплощение в разработке, обосновании и практическом использовании метода предельного равновесия. В настоящее время метод предельного равновесия с успехом применяется к расчету статически неопределимых стержневых систем, пластинок и оболочек.

Во втором направлении наиболее существенным следует, по-видимому, считать использование в практических расчетах достижений теории жесткости и трещиностойкости изгибаемых элементов, а также соответствующих результатов теории ползучести бетона. Однако следует отметить, что и в настоящее время напряженно-деформированное состояние целого ряда нестержневых (главным образом массивных) бетонных и железобетонных конструкций определяется по линейной теории упругости однородного изотропного тела. Такая модель среды является сугубо приближенной и зачастую не отражает действительную работу материала и конструкций.

Причину использования при расчетах теории линейно-деформируемых сред следует, видимо, искать в отсутствии обоснованных и практически приемлемых деформационных теорий бетона и железобетона, являющихся аналогами хорошо разработанной деформационной теории пластичности металлов.

В настоящей работе сделана попытка дальнейшего развития теорий прочности и деформативности бетона и железобетона, которая в аспекте приведенной выше классификации направлений исследований ставит перед собой две задачи:

1. Разработка методов определения предельной несущей способности нестержневых конструкций из бетона и железобетона, находящихся в сложном напряженном состоянии, на основании использования аппарата математической теории пластичности идеально пластичной среды.

2. Разработка деформационной теории пластичности бетона и железобетона и использование ее для расчета бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в сложном напряженном состоянии в области эксплуатационных режимов работы.

Решение первой задачи должно дать ответ на вопросы, которые являются также предметом изучения метода предельного равновесия. Аналогами этого направления для иных сред являются статика сыпучей среды и теория идеального жесткопластического тела; второй задачи— ответ на вопросы, которые до настоящего времени решались для массивных бетонных и железобетонных конструкций методами теории упругости.

Обе сформулированные задачи рассматривались в тесной взаимосвязи как две стороны проблемы прочности информативности бетона и железобетона.

Дирекция ЦНИИ строительных конструкций им. В. А. Кучеренко

Известно, что ползучесть бетона является важнейшим свойством данного материала, учет которого существенно необходим как при определении деформаций бетонных и железобетонных конструкций, так и при статическом расчете соответствующих статически неопределимых систем.

Не менее важным свойством бетона является его физическая нелинейность—нелинейность обобщенных зависимостей между деформациями и напряжениями, проявляющаяся как при кратковременном действии нагрузки, так и- при долговременном нагружении, когда процесс ползучести завершился и напряженно-деформированное состояние приобрело стационарный характер.

Наиболее точное описание состояния бетона в точке и в конечном его объеме может быть достигнуто созданием такой физической теории, которая не базировалась бы на раздельном учете явлений ползучести, нелинейности, а органически объединяла бы эти свойства материала.

Однако создание такой теории для описания сложного напряженного состояния бетона в условиях трехмерной задачи, когда основными элементами ее аналитического представления должны быть инварианты тензоров напряжений, деформаций и их производных по времени, является чрезвычайно сложной задачей. При этом главные трудности должны возникнуть, по-видимому, не только при разработке самой теории, но и при сочетании даваемых ею физических соотношений с уравнениями равновесия, условиями неразрывности деформаций, т. е. при построении замкнутой разрешающей системы уравнений.

Очевидно, что возможен и другой, более приближенный путь получения физических соотношений, основанный на раздельном учете ползучести и нелинейности. Именно такой путь избран в настоящей работе. Главное внимание здесь уделено учету физической нелинейности материала.

Предлагаемая ниже деформационная теория пластичности бетона не касается вопросов ползучести. Результаты ее могут быть использованы либо при кратковременном действии нагрузки, либо при стабилизировавшихся деформациях, когда процесс ползучести практически завершился. Тем не менее в работе уделено небольшое место вопросам учета явления ползучести в рамках предлагаемой деформационной теории.

Приведенные результаты исследований касаются двух тесно связанных между собой задач: разработки, обоснования и практического использования деформационной теории пластичности бетона и железобетона; разработки, обоснования и практического использования теории предельного напряженного состояния этих материалов.

Эти две стороны рассматриваемой проблемы поясним на примере бетона. Будем предполагать, что прочность бетона в каждой точке его объема определяется исключительно характером и величиной напряженного состояния в последней, т. е. что в системе координат главных напряжений σ1, σ2, σ3 существует некоторая, вполне определенная поверхность, являющаяся геометрической интерпретацией условия прочности бетона. Напряженные состояния, характеризующиеся точками внутри этой поверхности, не вызывают разрушения материала. Внутри этой поверхности находится, естественно, и начало координат системы σ1 = σ2 = σ3 = 0, соответствующее ненапряженному состоянию бетона.

При разработке и обосновании деформационной теории пластичности бетона мы будем предполагать так называемое простое нагруженне материала. Всякая траектория такого нагружения будет изображаться в системе σ1, σ2, σ3 прямой линией, выходящей из начала координат и пересекающей (либо не пересекающей) в некоторой точке предельную поверхность.

Физические соотношения деформационной теории пластичности, связывающие инварианты напряженного и деформированного состояния, справедливы именно на участках всех траекторий простого нагружения от начала координат (σ1 = σ2 = σ3 = 0) до точки пересечения траекторией предельной поверхности.

При выполнении определенных условий предельная поверхность может рассматриваться как поверхность текучести, являющаяся геометрической интерпретацией условия пластичности бетона. Таким образом, решение второй из сформулированных выше задач — определение предельных напряженных состояний бетонных конструкций — заключается в отыскании напряженных состояний, характеризующихся точками, расположенными на предельной поверхности (поверхности текучести), и соответствующих внешних нагрузок, способных вызвать эти предельные напряжения во всем объеме тела. Такова физико-геометрическая взаимосвязь этих двух задач, наиболее общим элементом которых является предельная поверхность — граница областей использования деформационной теории и теории предельных напряженных состояний.

Забегая несколько вперед, отметим, что критерий взаимного перехода этих двух теорий должен носить характер установления некоторых предельных деформаций, подстановка которых в физические соотношения деформационной теории непосредственно приводила бы к уравнению предельной поверхности, включающему в себя лишь инварианты напряженного состояния. Примерно аналогичная картина характерна для железобетона.

Авторы настоящей работы считают, что предлагаемые здесь условия пластичности, деформационная теория и теория предельного напряженного состояния должны подчиняться следующему основному требованию: быть практически приемлемыми для разработки методов расчета бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в сложном напряженном состоянии.

В связи с этим при аналитическом представлении основных положений данных теорий приходилось зачастую отказываться от учета тех Или иных физических особенностей поведения материала, если это приводило в дальнейшем к существенным трудностям. В то же время авторы стремились учесть специфические свойства бетона и железобетона.

ОБ УСЛОВИЯХ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Прочностные свойства конструкционных материалов, таких, как бетон и каменные материалы, сложны и многообразны. В настоящее время изучение проблемы прочности — разрушения и пластической деформаций — идет по нескольким направлениям [108]:

физическому, в науке о прочности, включенному в раздел физики, носящий название физики твердого тела;

физико-химическому, изучающему совокупность различных физико-химических явлений, связанных с процессами пластической деформации и разрушения [86];

Читайте также:  Бетон железобетон кирпич полы и стяжки

механико-расчетному (техническому), базирующемуся на концепциях механики сплошной среды;

экспериментальному (опытно-производственному), связанному с системой эмпирических методов и исследований работы конструкций и материалов [95,96].

Последнее направление в науке о прочности сохраняет свое значение лишь в качестве узкоприкладного, наибольшую ценность которого представляет накопленный экспериментальный материал. Что касается первых двух направлений, то они являются отдельными аспектами единого физико-химического процесса разрушения. Таким образом, в настоящее время имеются два существенно разных подхода к изучению Прочностных свойств материалов — физический и механический.

Подобное различие определяется целевой направленностью двух основных проблем исследования прочности твердого тела.

Перед физической проблемой возникают две задачи:

установление зависимости прочностных свойств от совокупности механических факторов, температуры, состава и структуры исследуемого тела и его взаимодействия с окружающей средой и выяснение закономерностей и механизма физических процессов получения различных материалов с заданными свойствами [10,11].

Иначе обстоит дело с механической концепцией прочности. Основная задача здесь в том, чтобы для конструкции сложной формы, находящейся в неоднородном сложном напряженном состоянии, дать метод изучения ее поведения, т. е. определить законы изменения напряжений и деформаций.

Различие, обусловленное целями и задачами двух рассматриваемых проблем, определяется степенью близости модельных представлений к реальным материалам.

Попытки количественного анализа наблюдаемых на опытах качественных закономерностей деформирования и разрушения твердых тел находят отражение в так называемых теориях прочности — физических и механических.

Механические теории феноменологически описывают макроскопическое поведение твердого тела, делая некоторые идеализирующие допущения и пренебрегая характерными особенностями процесса разрушения. Они не рассматривают критериев прочности, зависящих от времени или скорости деформирования. В этих теориях принимается, что разрушение зависит только от напряженного и деформированного состояний.

Физические теории стремятся к пониманию внутренней природы процесса и выводу на этой основе физических законов прочности [70, 121]. Однако сложность процессов нарушения прочности затрудняет создание общих закономерностей физической теории [71]. По этой причине в настоящее время основное значение для расчета конструкций имеют механические теории прочности, базирующиеся, с одной стороны, на обобщениях экспериментальных исследований конкретных напряженных состояний, с другой — на стремлении установить математические зависимости, полученные обработкой опытных данных, позволяющие применять сравнительно простые и удобные в приложениях методы расчета на прочность. Последнее соображение сводится обычно к тому, чтобы дать возможность использовать по аналогии те достижения и тот математический аппарат, которые получены и применяются в теории упругости и пластичности. Создание этих теорий прочности связано с узким, специальным понятием статической прочности, включающим два момента нарушения прочностных свойств материала: искажение формы вследствие пластических деформаций и хрупкое разрушение при больших напряжениях, но при отсутствии заметных деформаций. Эти теории как аппарат инженерных расчетов преследуют двоякую цель — найти картину возможного нарушения прочности и получить распределение внутренних напряжений в теле при нагрузке его внешними силами.

Механические теории решают эти вопросы путем изучения связи какого-либо расчетного показателя с явлением наблюдаемого на опыте разрушения материала.

Решают эту проблему следующим образом. Вводится гипотеза о преимущественном влиянии избранного расчетного показателя на процесс разрушения; на основе принятой гипотезы строится теория расчета; построенная теория проверяется опытом для различных напряженных состояний.

Феноменологические теории прочности, как правило, ориентируются на некоторые простейшие случаи напряженного состояния (осевое растяжение и сжатие, чистый сдвиг и т.д.), принимаемые в качестве исходных характеристик прочности и определяемые экспериментально.

Для более сложных случаев напряженного состояния эти исходные данные используются в качестве параметров устанавливаемых теоретических зависимостей. Построенная таким образом гипотеза прочности должна отвечать некоторым общим условиям.

1. Удовлетворительное совпадение с опытами для сложных напряженных состояний.

2. Удобство практического применения, а именно, простота расчетных зависимостей, простота определения параметров условия прочности и их немногочисленность.

3. Логичная, четкая математическая формулировка задачи.

Наглядное представление о гипотезах прочности дает геометрическая интерпретация последних в пространстве главных напряжений σ1, σ2, σ3 в форме некоторой поверхности, характеризуемой для изотропного материала следующими требованиями: поверхность должна быть непрерывной; вследствие равноправия осей σ1, σ2, σ3 поверхность должна располагаться симметрично относительно оси, равнонаклонной к координатным осям главных напряжений, определяемой уравнением σ1, σ2, σ3; предельная поверхность, согласно Д. Драккеру и Р. Хиллу, должна быть невогнутой, т. е. произведение ее главных кривизн должно быть не меньше нуля.

источник

Учебное пособие для строительных вузов. — М.: Высш. школа, 1980г. — 335с.

В книге рассмотрен комплекс технологических процессов по возведению конструкций гражданских зданий и сооружений из монолитного и сборно-монолитного железобетона и дан краткий анализ экономических показателей этого вида строительства. Издание предн.

М.: ОАО ПКТИпромстрой, 1999г. -1102с. Общ. рук. Едличка С. Ю.

Рекомендации содержат технологические правила возведения ограждающих конструкций из монолитного бетона и железобетона, рассмотрены опалубочные, арматурные, бетонные работы, даны указания по производству работ, в т. ч. в зимних условиях.
Рекомендации разра.

Учебное пособие. /М.: изд-во АСВ, 1998, -120с., ил.39, таб.5.

Рассмотрены методы, приборы и устройства для определения прочности бетона в строительных конструкциях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений, при их обследовании и реконструкции. Приводятся классификация методов, их достоинства и недоста.

Серия 3.503.1-67 Низовые и верховые подпорные стены из сборного и монолитного бетона и железобетона на а/д

Грапп В.Б., Ратинов В.Б. Применение химических добавок для интенсификации процесса производства и повышения качества бетона и железобетона

Серия 3.501.1-160 Опоры консольные железобетонные контактной сети электрифицированных железных дорог. Выпуск 2. Стойки из бетона повышенной прочности. Рабочие чертежи

Лихачёв В.Д., Хомутченко С.Я. Инструкция по определению прочности бетона методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 21243-75 в бетонных и железобетонных конструкциях для гидротехнического и мелиоративного строительства

Изложена теория деформирования железобетона с трещинами при сложном напряженном состоянии применительно к расчету плосконапряженных пластин типа балок-стенок, плит, оболочек (в условиях моментного напряжённого состояния) и стержней (в условиях кручения и изгиба с кручением). Рассмотрен расчет.

Москва. Независимая фирма «Класс». 1998. 272 стр.

В первом томе серии «Стратегии гениев» Роберт Дилтс с позиции НЛП анализирует творческие и мыслительные стратегии таких всемирно признанных гениев, как Аристотель, Вольфганг Амадей Моцарт, Уолт Дисней и Шерлок Холмс. Автор ставит перед собой задачу расширить возможности .

Москва. Независимая фирма «Класс». 1998. 186 стр.

Альберт Эйнштейн — великий физик, открытия которого произвели сенсацию в мире науки, в общественной и духовной жизни человечества. Его имя стало символом гениальности.
Эта книга — глубокое проникновение в мир мысли Эйнштейна — может дать читателю важные ключи к поним.

Москва. Независимая фирма «Класс». 1998. 380 стр.

Представьте, что мы сможем освободить навыки мышления Леонардо и использовать их сегодня. От открывающихся возможностей просто захватывает дух! ‘ Слова Роберта Дилтса, автора этой книги, призывают нас поверить в современное Возрождение человеческих способностей.

источник

Теория пластичности бетона и железобетона
Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А.
Стройиздат. Москва. 1974
316 страниц

В книге изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности бетона и железобетона. Разработаны методы определения предельной несущей способности массивных и плоских конструкций из бетона и железобетона, находящихся в сложном напряженном состоянии, основанные на использовании аппарата математической теории пластичности идеально пластичной среды. Рассмотрена деформационная теория пластичности бетона и железобетона и приведены примеры ее использования для расчета бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в сложном напряженном состоянии в области эксплуатационных режимов работы. Вопросы теории нашли свое практическое приложение при решении плоской задачи, задач со сферической и осевой симметрией, при исследовании предельного напряженного состояния бетонных массивов, а также при рассмотрении некоторых задач устойчивости и динамики. Книга рассчитана на научных работников, аспирантов и инженеров, работающих в области теории бетона и железобетона.

Глава 1. Об условиях прочности бетона и железобетона
1. Общие положения
2. Некоторые теории предельных состояний для материалов, обладающих различным сопротивлением сжатию-растяжению
3. Теоретическое обоснование условия прочности бетона
4. Обзор экспериментальных исследований условий прочности бетона и каменных материалов
5. Теоретическое обоснование условия прочности железобетона

Глава 2. Вариант деформационной теории пластичности бетона и железобетона
6. Обзор экспериментальных исследований деформационных зависимостей для бетона
7. Деформационная теория пластичности бетона
8. Деформационная теория пластичности железобетона
9. О деформационных зависимостях для железобетона при наличии трещин
10. О деформационных зависимостях для бетона при долговременном действии нагрузки

Глава 3. Объемное напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных элементов
11. Напряженно-деформированное состояние круглых бетонных и спирально армированных стоек при различных режимах нагружения
12. Об интегрировании разрешающих дифференциальных уравнений бетонной среды в задачах со сферической и осевой симметрией
13. Напряженно-деформированное состояние бетонного массива со сферической полостью
14. Напряженно-деформированное состояние бетонного массива с цилиндрической полостью в условиях плоского напряженного состояния и плоской деформации
15. Напряженно-деформированное состояние толстостенной железобетонной трубы

Читайте также:  Вибратор для бетона как называется процесс

Глава 4. Плоская задача для деформационной теории пластичности бетоиа и железобетона
16. Обобщенная плоская задача для деформационной теории пластичности бетона
17. Обобщенная плоская задача для деформационной теории пластичности железобетона
18. Вопросы интегрирования разрешающего уравнения плоской задачи деформационной теории пластичности железобетона. Задача о балке-стенке

Глава 5. Об основных уравнениях предельного напряженного состояния бетонной среды
19. Общие положения
20. Исследование основных разрешающих уравнений для случая плоской деформации
21. Исследование основных разрешающих уравнений для случая плоского напряженного состояния

Глава 6. Предельное напряженное состояние бетонных оснований
22. Задача о действии прямолинейного штампа на бетонное основание в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния
23. Задача о действии криволинейного штампа на бетонное основание в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния
24. Задача о равновесии усеченного бетонного клина в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния

Глава 7. Предельное напряженное состояние бетона в задачах со сферической и осевой симметрией
25. Предельное напряженное состояние бетонного массива со сферической полостью
26. Предельное напряженное состояние бетонного массива с цилиндрической полостью в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния
27. Предельное напряженное состояние преднапряженной бетонной трубы или кольца

Глава 8. Некоторые вопросы устойчивости и динамики
28. Расчет гибких бетонных стержней на прочность и устойчивость
29. Расчет гибких железобетонных стержней на прочность и устойчивость
30. Динамическая задача деформационной теории пластичности бетона

За последние 15—20 лет в Советском Союзе и за рубежом достигнуты большие успехи в разработке теории прочности и ползучести бетона, а также в развитии методов расчета стержневых, плоских и пространственных железобетонных конструкций. Прогресс исследований в области прочности и ползучести бетона и железобетона может быть охарактеризован стремлением создания теорий, наиболее полно и точно учитывающих физические особенности процессов, происходящих в материале при его разрушении и деформировании во времени.

Методы расчета железобетонных конструкций развивались в основном по двум характерным направлениям:

1) определение предельной несущей способности той или иной конструкции;

2) деформационный расчет систем.

Первое из этих направлений, берущее начало от метода расчета балок по несущей способности, разработанного в 30-е годы, получило свое наиболее полное воплощение в разработке, обосновании и практическом использовании метода предельного равновесия. В настоящее время метод предельного равновесия с успехом применяется к расчету статически неопределимых стержневых систем, пластинок и оболочек.

Во втором направлении наиболее существенным следует, по-видимому, считать использование в практических расчетах достижений теории жесткости и трещиностойкости изгибаемых элементов, а также соответствующих результатов теории ползучести бетона. Однако следует отметить, что и в настоящее время напряженно-деформированное состояние целого ряда нестержневых (главным образом массивных) бетонных и железобетонных конструкций определяется по линейной теории упругости однородного изотропного тела. Такая модель среды является сугубо приближенной и зачастую не отражает действительную работу материала и конструкций.

Причину использования при расчетах теории линейно-деформируемых сред следует, видимо, искать в отсутствии обоснованных и практически приемлемых деформационных теорий бетона и железобетона, являющихся аналогами хорошо разработанной деформационной теории пластичности металлов.

В настоящей работе сделана попытка дальнейшего развития теорий прочности и деформативности бетона и железобетона, которая в аспекте приведенной выше классификации направлений исследований ставит перед собой две задачи:

1. Разработка методов определения предельной несущей способности нестержневых конструкций из бетона и железобетона, находящихся в сложном напряженном состоянии, на основании использования аппарата математической теории пластичности идеально пластичной среды.

2. Разработка деформационной теории пластичности бетона и железобетона и использование ее для расчета бетонных и железобетонных конструкций, находящихся в сложном напряженном состоянии в области эксплуатационных режимов работы.

Решение первой задачи должно дать ответ на вопросы, которые являются также предметом изучения метода предельного равновесия. Аналогами этого направления для иных сред являются статика сыпучей среды и теория идеального жесткопластического тела; второй задачи — ответ на вопросы, которые до настоящего времени решались для массивных бетонных и железобетонных конструкций методами теории упругости.

Обе сформулированные задачи рассматривались в тесной взаимосвязи как две стороны проблемы прочности информативности бетона и железобетона.

Дирекция ЦНИИ строительных конструкций им. В.А. Кучеренко

источник

Уважаемые Читатели и просто любители книг про бетон и железобетон : )). Вашему вниманию представляется один из старых шедевров, несмотря на свою 48-летнюю давность издания данной книги, можно только сказать, что ее актуальность ничуть не изменилась и в настоящее время, как говорится «новое – это хорошо забытое старое».
Итак:
Значительное расширение за последние годы объема же¬лезобетонных конструкций, изготовляемых из бетона по¬вышенной прочности, обусловливает большой интерес инжене¬ров и научных работников к вопросам теории прочности бе¬тона и железобетона, которым посвящена предлагаемая книга.
В книге дается анализ физических явлений в бетоне под воздействием внешней нагрузки, которые определяют проч¬ность и деформативные свойства бетонных и железобетонных конструкций; критически рассматриваются различные теории прочности твердых тел, применявшиеся для объяснения раз¬личных видов разрушения Бетона и железобетона под на¬грузкой. Выявленные закономерности изменения прочности бетона в простейшем случае осевого сжатия позволили автору проанализировать причины понижения или повышения его прочности при более сложных напряженных состояниях (двухосное и всестороннее сжатие, многократно повторяю¬щаяся нагрузка и др.).
Вопросы, рассматриваемые автором, мало освещены в специальной литературе, что увеличивает актуальность книги.
Книга предназначается для инженеров-строителей — проектировщиков и производственников, а также для испыта¬телей строительных материалов и научных работников.

источник

Тема 5. Понятие о теориях прочности бетона.

 Актуальность. Мех. свойства бетона изучены недостаточно.

Причины этого: деформирование по механизму накопления повреждений, что свойственно неоднородным материалам с мелкими внутренними дефектами (отрывность); их кол-во должно быть достаточно для самоторможения, что обусловливает упруго-пластический характер разрушения.

Свойства бетона зависят от возраста, условий твердения, для него характерны резко различные сопротивления R b и R bt .

Эти виды прочности позволяют определить нес. способность конструкций с простым (одномерным) Н.С.:сжатые колонны,

сж. и раст. эл-ты ферм; участки балок в зоне чистого изгиба и т.п.

Широко распространены конструкции с неодномерным Н.С.: 1) плоскостные конструкции (стены, балки-стенки, перемычки, плиты и т.п.);

2) трубобетонные элементы (бетон в стальной обойме или со спиральной обмоткой);

3) участки балок в зонах совместного действия M и Q ;

4) массивные бетонные конструкции и т.п.

В таких конструкциях прочность бетона при сжатии может существенно отличаться от получаемой при одномерном нагружении. В опытах было выявлено:

а) разрушение призм при сжатии происходит по отрывному или сдвиговому механизмам; б) аномальное развитие поперечных и объѐмных

деформаций (сначала уменьшается, а затем увеличивается тем сильнее, чем ближе разрушение — дилатация).

Трёхмерное Н.С. определяется тремя главными напряжениями

Условие прочности представляется в координатах 1 , 2 , 3

параболоидом вращения, ось которого равнонаклонена к координатным осям главных напряжений, т.е. задаѐтся

а вершина находится в точке, соответствующей пределу прочности при всестороннем отрыве: F ( 1 , 2 , 3 ) 0;

 Внутри поверхности – область прочного сопротивления

бетона. Наиболее изучен случай трѐхосного Н.С., когда два из 3-х главных напряжения равны между собой, тогда соотношение для предельного осевого напряжения будет:

где R bc прочность бетона при осевом равномерном сжатии;

3 0 напряжения бокового сжатия; 0

Зависимость для относительного предельного напряжения:

источник

1962г. -с.
Уважаемые Читатели и просто любители книг про бетон и железобетон: )). Вашему вниманию представляется один из старых шедевров, несмотря на свою 48-летнюю давность издания данной книги, можно только сказать, что ее актуальность ничуть не изменилась и в настоящее время, как говорится «новое – это хорошо забытое старое».

Значительное расширение за последние годы объема железобетонных конструкций, изготовляемых из бетона повышенной прочности, обусловливает большой интерес инженеров и научных работников к вопросам теории прочности бетона и железобетона, которым посвящена предлагаемая книга.
В книге дается анализ физических явлений в бетоне под воздействием внешней нагрузки, которые определяют прочность и деформативные свойства бетонных и железобетонных конструкций; критически рассматриваются различные теории прочности твердых тел, применявшиеся для объяснения различных видов разрушения Бетона и железобетона под нагрузкой. Выявленные закономерности изменения прочности бетона в простейшем случае осевого сжатия позволили автору проанализировать причины понижения или повышения его прочности при более сложных напряженных состояниях (двухосное и всестороннее сжатие, многократно повторяющаяся нагрузка и др. ).
Вопросы, рассматриваемые автором, мало освещены в специальной литературе, что увеличивает актуальность книги.
Книга предназначается для инженеров-строителей — проектировщиков и производственников, а также для испытателей строительных материалов и научных работников.

Лекции по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции для студентов заочной формы обучения специальности П Г С

Левченко В.Н., Брыжатый Э.П., Косторниченко В.А., Корсун В.И. Железобетонные и каменные конструкции. Конспект лекций

Введение.
Краткий исторический обзор.
Области применения железобетонных и каменных конструкций.
Перспективы развития.

Читайте также:  Алмазные диски для резки бетона хилти

Общие положения.
Сущность железобетона.
Достоинства и недостатки железобетонных конструкций.
Виды железобетонных конструкц.

источник

Глава первая. Об условиях прочности бетона и железобетона Различие, обусловленное целями и задачами двух рассматриваемых проблем, определяется степенью близости модельных представлений к реальным материалам. Попытки количественного анализа наблюдаемых на опытах качественных закономерностей деформирования и разрушения твердых тел находят отражение в так называемых теориях прочности — физических и механических. Механические теории феноменологически описывают макроскопическое поведение твердого тела, делая некоторые идеализирующие допущения и пренебрегая характерными особенностями процесса разрушения. Они не рассматривают критериев прочности, зависящих от времени или скорости деформирования. В этих теориях принимается, что разрушение зависит только от напряженного и деформированного состояний.

Глава вторая. Вариант деформационной теории пластичности бетона и железобетона Помимо несущей способности часто важно знать напряженно-деформированное состояние конструкции в стадии эксплуатации (вторая группа предельных состояний). Существующая до сих пор методика определения напряжений и деформаций бетонных и железобетонных конструкций, как правило, опирается на теорию сопротивления материалов и классическую теорию упругости. Поэтому представляется важным построение такой теории, которая, с одной стороны, учитывала бы наиболее характерные особенности бетона как физически нелинейного материала, а с другой стороны, была бы удобной для практического использования при решении конкретных задач. Рассматриваемая ниже деформационная теория пластичности [38] устанавливает зависимости между инвариантами напряженного и деформированного состояния бетона при кратковременном действии нагрузки, приложенной в условиях «простого нагружения». При построении ее были использованы следующие предпосылки.

Глава третья. Объемное напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных элементов Следует отметить, что изменение продольной деформации 1 незначительно отличается от линейной зависимости, в то время как изменение поперечной 2 и особенно объемной 3 деформаций носят явно выраженный нелинейный характер. Объем бетонного цилиндра вначале нагружения уменьшается, но при напряжении, равном приблизительно 2/3 предельного, начинает интенсивно возрастать.

Глава четвертая. Плоская задача для деформационной теории пластичности бетона и железобетона Дифференциальное уравнение (4.4) представляет собой разрешающее уравнение обобщенной плоской задачи для деформационной теории пластичности бетона [40]. В общем случае решение уравнения (4.4) (определение функции F) целесообразно проводить методом упругих решений с привлечением метода конечных разностей. В качестве нулевого приближения следует использовать соответствующее решение обычной теории упругости. Ввиду полной качественной аналогии между разрешающими дифференциальными уравнениями для плоского напряженного состояния и плоской деформации получим соответствующие соотношения для деформационной теории пластичности железобетона при плоском напряженном состоянии [4].

Глава пятая. Об основных уравнениях предельного напряженного состояния бетонной среды В теории упругости приведенные условия достаточны для формулировки проблемы плоской деформации. В теории пластичности необходимы дополнительные упрощения, так как иначе невозможно получить приемлемую математическую формулировку задачи. В дальнейшем используется схема жесткопластического тела. Последовательное применение этой схемы связано с рядом затруднений, пока полностью не преодолимых. Решение по схеме жесткопластического тела может не совпадать с соответствующим упругопластическим решением. Теоремы, которые позволили бы судить о степени приближения решения упругопластических задач к жесткопластическим, пока отсутствуют. Далее необходимо, чтобы на границе упругой и пластической областей напряжения имели приемлемый характер и везде в жесткой области напряжения не превосходили бы предельных. Последнее обстоятельство установить не удается, так как распределение напряжений в упругой области не определено. Следует отметить, что в задачах о предельных нагрузках области пластической деформации для жесткопластического и упругопластического тел могут заметно различаться. Однако для нахождения предельных нагрузок схема жесткопластического тела вполне пригодна.

Глава шестая. Предельное напряженное состояние бетонных оснований

Глава седьмая. Предельное напряженное состояние бетона в задачах со сферической и осевой симметрией

Глава восьмая. Некоторые вопросы устойчивости и динамики

источник

Проблема учета физической нелинейности при расчете строительных конструкций Текст научной статьи по специальности « Механика»

В работе предлагается методика определения напряженно деформированного состояния конструкций и их элементов на основе варианта деформационной теории пластичности бетона , разработанной Гениевым Г.А.

This paper presents a methodology for determining the structures and their elements in a state of stress strain based on variant of the deformation theory of concrete plasticity, designed by G. A. Geniev.

Текст научной работы на тему «Проблема учета физической нелинейности при расчете строительных конструкций»

ПРОБЛЕМА УЧЕТА ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПРИ РАСЧЕТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

THE PROBLEM OF PHYSICAL NONLINEARITY ACCOUNTING IN THE BUILDING STRUCTURES CALCULATION

В работе предлагается методика определения напряженно — деформированного состояния конструкций и их элементов на основе варианта деформационной теории пластичности бетона, разработанной Гениевым Г.А.

This paper presents a methodology for determining the structures and their elements in a state of stress — strain based on variant of the deformation theory of concrete plasticity, designed by G. A. Geniev.

Применение новых и прогрессивных материалов позволяет удешевлять строительство, применять новые конструктивные формы. Учет нелинейной работы материала, правильный выбор соответствующих условий прочности позволяет обоснованно оценить работу конструкций, что в итоге приводит к более экономичным решениям.

В настоящее время при расчете строительных конструкций в основном используется линейная постановка, что значительно упрощает расчет. При расчете конструкций из металла эта постановка может условно считаться справедливой при невысоком уровне нагружения (при высоких нагрузках металл, как известно, работает нелинейно). Но многие материалы, применяемые в строительстве, такие как бетон, чугун, асбестоцемент, каменная кладка, древесина и т.д. нелинейны изначально, то есть свойство физической нелинейности проявляется уже при небольших нагрузках.

Расчет конструкций и их элементов для вышеупомянутых материалов в реальной практике строительного проектирования проводят обычно также без учета физической нелинейности работы материала, что допустимо, так как расхождение между решением, полученным без учета физической нелинейности и с ее учетом, очевидно, идет в запас прочности. Это происходит потому, что при расчете с учетом физической нелинейности происходит перераспределение напряженного состояния таким образом, что пиковые напряжения сглаживаются.

Тем не менее, стремление к более точному определению напряженно — деформированного состояния является абсолютно обоснованным. Тем более, что быстродействие и объем памяти современных компьютеров вполне это позволяют. Не представляет также особых сложностей и математическая сторона решения этого вопроса. Обычно подобные задачи решаются методом Ньютона — Рафсона, модифицированным методом Ньютона — Рафсона, методом приращения жесткостей и т. д.

Сложности возникают при рассмотрении физической стороны данной проблемы. При определении напряженно — деформированного состояния конструкций из анизо-

тропных строительных материалов, таких как бетон и железобетон, каменная кладка, древесина, композитные материалы и т.д. мы сталкиваемся с недостаточной развитостью современных физических теорий, учитывающих специфику данного материала, с учетом анизотропной работы материала

Теории прочности и пластичности для ряда строительных материалов разрабатывались в Центральном научно — исследовательском институте имени В.А. Кучеренко под руководством члена — корреспондента академии строительства и архитектуры, д.т.н., профессора Гениева Георгия Александровича, которые имели в основе мощную теоретическую и экспериментальную базу. В настоящее время, ввиду отсутствия финансирования, данная тематика более не разрабатывается.

Рассмотрим проблему расчета строительных конструкций с учетом физической нелинейности на примере бетона, как одного из материалов, имеющих наибольшее применение в строительстве

Под руководством Г. А. Гениева была разработана феноменологическая теория прочности бетона и железобетона [2]. Главное внимание в феноменологических теориях уделяется зависимости прочности от внешних нагрузок, они устанавливают законы, по которым можно судить о начале разрушения материала при сложном напряженном состоянии, если известно поведение при простом растяжении, сжатии или сдвиге. Старейшей из классических феноменологических теорий прочности материалов является теория максимальных напряжений (теория Галилея и Ранкина), согласно которой критерием прочности является максимальное напряжение.

Второй теорией прочности является теория максимальных деформаций (теория Мариотта, Сен-Венана), в соответствии с которой текучесть материалов начинается, когда достигается максимальное относительное удлинение. Вторая теория основана на гипотезе, что причиной разрушения материала являются наибольшие линейные деформации в наиболее опасной точке.

Третья теория прочности — теория максимальных касательных напряжений (теория Кулона, Мора и др.).

Предложен и ряд других феноменологических теорий (гипотез) прочности. Г. А. Гениев предположил, что прочность бетона в каждой точке его объема определяется исключительно характером и величиной напряженного состояния в последней, то есть, что в системе координат главных напряжений i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При разработке и обосновании деформационной теории пластичности бетона предполагалось так называемое простое нагружение материала, то есть процесс на-гружения тела, при котором все приложенные к нему нагрузки возрастают во времени пропорционально одному и тому же параметру.

Всякая траектория такого нагружения изображается в системе 0″1, i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

источник