Критерии деформирования и разрушения железобетонных элементов. Общие модели деформирования бетона, страница 3

Заметим, что критерии (7.4) - (7.7) используются не только для оценки прочности армированных конструк­ций, но и для подбора необходимого по прочности ар­мирования. Для последних целей можно использовать исходные системы уравнений, из кото­рых следуют критерии (7.4) - (7.7). Анализируя зависимос­ти (7.4) - (7.7), можно видеть, что необходимое по прочно­сти армирование зависит не только от нормальных ком­понент усилий и напряжений, но и в значительной сте­пени от касательных компонент. Этот фактор зачастую игнорируется разработчиками программ, что приводит к заметным ошибкам при проектировании.

Нельзя не указать и на применение критериев проч­ности в расчетах конструкций методом предельного равновесия .

Применение кинематического метода предельного равновесия к расчету железобетонныхконструкций рассматривалось в работах А.А. Гвоздева, А. Р. Ржаницина, С.М. Крылова, Л.Н. Зайцева, Г.К. Хайдукова, В.В. Шугаева, Ю.В. Чиненкова и многих других. Статический метод применялся в работах М.И. Рейтмана, Н.И. Карпенко, A.M. Проценко, Б.Ю. Мирзабекяна.

Общие модели деформирования бетона

Бетон - физический нелинейный материал, причем его физическая нелинейность при многоосном напря­женном состоянии проявляется на всех стадиях дефор­мирования, увеличиваясь по мере приближения к вы­ходу на предельную поверхность разрушения. Перво­начальные попытки учесть нелинейность бетона дела­лись на базе классических теорий пластичности - ма­лых упругопластических деформаций А.А. Ильюшина и теории Прандтля — Рейса. Известно, что в этих тео­риях используются гипотезы об изотропии материала в процессе деформирования и об упругом изменении объема, пластические деформации развиваются толь­ко за счет изменений формы, обусловленной девиа-торными компонентами. Однако эти предпосылки не подтверждаются данными экспериментов. Так уже в ранней работе А.А. Гвоздева отмечается, что при невысоких уровнях напряжений объем бетона нелиней­но уменьшается, а при напряжениях, близких к пре­дельным, увеличивается также по нелинейному зако­ну. Экспериментальное подтверждение этого эффекта дал А.В.Яшин]. Это явление получило название эффекта дилатации (разуплотнения, дилактации) и А.А. Гвоздев объяснил его появлением трещин отры­ва. Н.И. Карпенко показал, что процесс появления и развития трещин отрыва носит направленный характер, что приводит к анизотропии материала. К настоящему времени можно выделить три направления в построе­нии нелинейных связей между напряжениями и дефор­мациями, в которых в той или иной форме учитывают­ся указанные выше нелинейные свойства бетона:

1)  На основе модифицированных предпосылок тео­рии малых упругопластических деформаций;

2)  На основе модели бетона как нелинейно дефор­мируемого материала с приобретаемой ортотропией;

3)  На основе модификации предпосылок теории те­чения.

В первом подходе гипотеза об изотропии материа­ла сохраняется и эффект дилатации учитывается в сред­нем по объему (в виде образования равномерно рас­сеянных по объему трещин отрыва). Это направление заложено работами ГА. Гениева, в которых модуль ма­териала является функцией его напряженного состоя­ния и дополнительно вводится новая характеристика -модуль дилатации. В НИИЖБ эта теория существенно развита в работах А.В. Яшина и E.G. Лейтеса, которые на основе обработки большого числа эксперименталь­ных данных получили аналитические функции для мо­дуля дилатации и, кроме того, учли возможность про­грессирующего разрушения бетона путем учета нис­падающей ветви диаграммы деформирования матери­ала .

Интересные предположения по развитию этого на­правления сделаны ЛИ. Козачевским, В.М. Кругловым и рядом других исследователей.

Приоритет развития второго направления принад­лежит исследователям НИИЖБ. Еще А.А.Гвоздев, рас­сматривая теорию А.А. Ильюшина, основанную на по­стулате изотропии, высказал предположение, что в материале в процессе деформирования может разви­ваться деформационная анизотропия. Законченная ортотропная модельбетона (видимо, впервые в нашей стране) была разработана Н.И. Карпенко. Физические соотношения в этой модели записываются как для ортотропного ма­териала с осями симметрии свойств, совпадающих с осями главных напряжений σ12, σ3 или дефор­мацийε1, ε2, ε3. Три модуля и три коэффициента по­перечной деформации