Strength of fiber concrete (concrete) under local compression according to the theory of plasticity and experimental studies = Міцність фібробетону (бетону) при місцевому стисненні за даними теорії пластичності й експериментальних досліджень

Abstract

Local compression of concrete is often implemented in supporting joints of reinforced concrete structures. As a strength calculation method for this case, a variational method in the theory of plasticity is proposed, which is based on the consideration of the failure stage and takes into account the full set of determining factors of strength: the dimensions of the sample, the shape and dimensions of the loading platform, its location, the ratio of the dimensions of the loading device and the element, type and class of concrete (by taking into account both strength characteristics). In experimental studies, the kinematic schemes of failure adopted in the calculation and the influence of determining factors were confirmed. A comparative analysis of the strength calculated by the proposed method with the experimental one for 78 samples showed that they are sufficiently close.

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.