Міцність фібробетону (бетону) при місцевому стисненні за даними теорії пластичності й експериментальних досліджень
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2022.59.3102Ключові слова:
місцеве стиснення, варіаційний метод, міцність, теорія пластичності, фібробетонАнотація
Прикладом місцевого стиснення бетону слугує вузол обпирання залізобетонних колон багатоповерхових будинків на бетонні елементи, які входять до складу цокольної або підвальної їх частин. Для підвищення точності розрахунку при зминанні запропонований варіаційний метод у теорії пластичності бетону, розроблений у Національному університеті «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка». Випробувані стандартні куби із бетону (фібробетону на базальтовій фібрі) при односторонньому місцевому стисненні, в котрих ділянка навантаження змінювалася від квадрату до смуги. Характер руйнування дослідних зразків підтвердив кінематично можливі схеми руйнування, прийняті в теоретичних розрахунках залежно від форми площадки завантаження (квадрат, прямокутник, смуга). Визначено вплив на міцність співвідношення ширини ділянки завантаження до ширини і висоти дослідного зразка. Введення базальтової фібри в склад бетону не змінює характер руйнування, але збільшує міцносні характеристики бетону при стискові і розтягу, та як результат міцність при місцевому стисненні. Для забезпечення достовірності запропонованої методики розрахунку виконано порівняння теоретичної міцності, підрахованої за варіаційним методом у теорії пластичності, з експериментальною для 78 дослідних зразків, у тому числі й авторських. За широкого інтервалу варіювання параметрів експериментальних зразків теоретична міцність добре сходиться із дослідною: середнє значення відношення її теоретичного значення до дослідного складає m=1,02 з коефіцієнтом варіації ν=13,16%. Отримані результати дозволяють рекомендувати варіаційний метод у теорії пластичності бетону у якості теоретичної основи для розрахунку бетонних елементів при місцевому стисненні, як такий що базується на розгляді стадії руйнування та враховує вплив повної сукупності визначальних факторів міцності.
Посилання
Kuznietsova I., Dovzhenko O., Pohribnyi V., Usenko I. (2020). Influence of the sizes and the loading platform form on the strength of concrete elements at local compression. Proceedings of the 2020 Session of the 13th fib International PhD Symposium in Civil Engineering, 2020, 63-69
Kuznietsova I., Dovzhenko O., Pohribnyi V. (2021). Strength of concrete under local compression taking into account the relationship of the element height to the size of the loading area. Ukrainian Journal of Civil Engineering and Architecture, 5(005), 61-67.
doi.org/10.30838/J.Bpsacea.2312.261021.61.802 DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.261021.61.802
Chen W.F., Carson J.L. (1974). Bearing capacity of fiber reinforced concrete. ACI Special Publication, SP–44, 209-220
Kameswara Rao C.V.S. (1974). Bearing strength of steel fibre reinforced concrete. Building Science, 9(4), 263-268 DOI: https://doi.org/10.1016/0007-3628(74)90025-5
Al-Taan S.A. (2005). Bearing capacity of steel fibrous concrete. Al-Rafidain Engineering, 14(1), 1-11 DOI: https://doi.org/10.33899/rengj.2006.46268
Breitenbücher R. (2014). Experimental and numerical study on the load-bearing behavior of steel fiber reinforced concrete for precast tunnel lining segments under concentrated loads. Proceedings of Joint ACI-fib International Workshop: Fibre Reinforced Concrete: from Design to Structural Applications, 431-443
Keras V., Augonis M., Adamukaitis N., Vaitekūnaitė E. (2015). Research of local compression concrete reinforced by steel fibres. Journal of Sustainable Architecture and Civil Engineering, 2(No. 11, 72-78.
doi.org/10.5755/j01.sace.11.2.12568 DOI: https://doi.org/10.5755/j01.sace.11.2.12568
Song F. (2017). Steel fiber reinforced concrete under concentrated load. Dissertation for the degree Doctor of Engineering (Dr.-Ing.). Ruhr University, Bochum
Novitsky A.G. (2010). Aspects of the use of basalt fiber for concrete reinforcement. Scientific and technical collection "Construction materials, products and sanitary equipment" Kyiv, Vol. 36, 22-26
Kuznietsova I. (2022). Strength of fiber concrete elements under local compression. Findings of modern engineering research and developments: Scientific monograph. Riga, Latvia: «Baltija Publishing», 214-232
doi.org/10.30525/978-9934-26-207-4-8 DOI: https://doi.org/10.30525/978-9934-26-207-4-8
Gladyshev B.M. (1987). Mechanical interaction of structural elements and concrete strength. High school
Piradov A.B. (1973). Structural properties of lightweight concrete and reinforced concrete. Stroyizdat
Dovzhenko O. (1993). Strength of concrete and reinforced concrete elements under local application of a compressive load: dissertation of candidate of technical sciences: spec. 05.23.01. Poltava: PSTU
Ince R. (2004). Size effect in bearing strength of concrete cubes. Construction and Building Materials, 18, 603-609
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.04.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.04.002
Au T. (1960). Bearing capacity of concrete blocks. Journal of the America Concrete Institute, 56, 869-880 DOI: https://doi.org/10.14359/8125
Cao H. (2017). Experimental investigation on the static and impact behaviors of basalt fiber-reinforced concrete. The Open Civil Engineering Journal, 11(1), 64-71
doi.org/10.2174/1874149501711010014 DOI: https://doi.org/10.2174/1874149501711010014
SNiP 2.03.01–84. (1989). Concrete and reinforced concrete structures. CITP Gosstroy of the USSR
DSTU B 2.6-156:2010 (2011). Concrete and reinforced concrete structures made of heavy concrete. Design rules. Kyiv, Ministry of Regional Construction of Ukraine, State enterprise "Ukrakhbudinform"
NS 3473:1994. (1994). Concrete structures. Design and detailing rules
DIN 4219-2: 1979. Leichtbeton und Stahlleichtbeton mit geschlossenem. Gefuge; Bemessung und Ausfuhrung
ACI 318-02. (2002). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (318-02R). American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich
NZ 3101.1:2004. (2004). Concrete Structures Standard: (draft)
Kvasha V.G. (1966). Calculation of the strength of reinforced concrete elements under local compression. Issues of modern construction: Bulletin of the Lviv Polytechnic Institute, 11, 5-14
Niyogi S.K. (1975). Concrete beaming strength-support, nix, size effect. Proc. of Amer. Soc. of Civil Eng. Journ. of the Structural Division, 100, 1685-1702 DOI: https://doi.org/10.1061/JSDEAG.0003845
