ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА МАШИНОСТРОЕНИИ

Предложения по расчету несущей способности толстых железобетонных плит с напрягаемой арматурой

Ввиду пространственной формы, наличия бокового давления обоймы (являющейся функцией нагрузки) и других особенно­стей конструкции напряженное состояние, возникающее в момент разрушения плиты, охарактеризовать теоретически, с помощью положений сопротивления материалов или теории упругости, не представляется возможным.

В данном случае проще всего определить несущую способ­ность конструкции, пользуясь методом предельного равновесия, предложенным Гвоздевым А. А. Согласно этому методу несущая способность может быть найдена как наибольшее усилие, удов­летворяющее условиям равновесия и предельным условиям состоя­ния конструкции.

При рассмотрении напряженного состояния круглых толстых плит началом разрушения можно считать этап, на котором де­формации еще достаточно малы, что позволяет пренебречь измене­ниями геометрических размеров образца. При достижении разру­шающей нагрузки деформации конструкции возрастают без повы­шения усилия. 29$

В данном случае толстую цилиндрическую плиту можно рас­сматривать как элемент, нагруженный центрально приложенной нагрузкой и работающий на сжатие.

Предельное состояние бетона возникает в сечении а—а (фиг. 20), расположение и площадь которого зависят от геометри­ческих размеров образца и штампа.

Условие равновесия в таком случае имеет вид

Рвн = °б/ sin а,

Где аб — сопротивление бетона; f—площадь рабочей по­верхности; а — угол наклона внут­реннего усилия коси z.

На основании опытных дан­ных считаем, что разрушение бетона происходит в области II (см. фиг. 16) по некоторой по­верхности, площадь которой равна fK. Для простоты принята схема напряженного состояния образца перед разрушением (фиг. 20).

Разрушающая нагрузка Рразр при этих условиях опреде­ляется из уравнения равновесия

Рразр = [o6]fK sin а; (1)

Здесь [об] — величина предельного сопротивления бетона на поверхности а — а в условиях объемного неравномерного сжа­тия. Площадь fK поверхности а — а может быть представлена в виде

(Ш)Si"8 а = (тті-)2 sin2а'

Где

Я di

Для определения а пользуемся формулой

2 Н

Tga =

D — d о

Величина сопротивления бетона [об] на поверхности а—а определена на основании результатов исрытания образцов серий ВП и КПО.

Виях всестороннего неравномерного сжатия при ох = сг2 = = <7<>; °з > Qi - Как известно, условие прочности бетона в этом случае имеет вид

0б = о3 = R"np + 4 о0, (2)

И разрушающая нагрузка определяется выражением

Я/Я

(RnP + 4о0)

Где 03 — удельное давление под штампом; Rnp — предельная прочность бетона; о0 — величина бокового давления на бетон. При изменении соотношений о1, о2 и о3, а также величин D/d0 и 1/D условие (2) видоизменяется (фиг. 21).

По результатам испытания образцов серий ВП и КПО полу­чена зависимость между Рразр, Rnp и q:

1 разр

Приравнивая правые части выражений (1) и (3), найдем a6fK sin а = a (RnP + bq) fMm или, подставляя значения fK и сокращая fmm, получим

__ °{КР + ья)

\ l + d0 )

Таким образом, условие прочности бетона в сечении а — а зависит от соотношений геометрических размеров образца, диа­метров штампа и кольца.

Анализируя результаты испытаний всех образцов (серий ВП, КПО и КПБ) и используя выражения (2) и (4), получили следую­щую эмпирическую формулу для определения нагрузки, разру­шающей образцы:

Рраэр = [Rnp + 4oJ 0,175nd0D Sin4 аг]тр, (5)

Н

Где о0 = \ ,2-jyq\

Х\тр — коэффициент, учитывающий влияние трения на поверх­ностях образца;

Л тр — н

Условием применения формулы является равенство

F шт ^ Рк >

Где Fк — площадь опорного кольца.

Для проверки правильности принятых предпосылок вычислены значения Рразр для плит, размеры которых соответствуют образ­цам серии КПБ. По результатам вычислений построены теорети­ческие графики зависимости величины разрушающей нагрузки

От высоты плиты и диаметра штампа при - g-= 0,6 (фиг. 22, а).

Получено хорошее согласование результатов опыта и значе­ний, вычисленных по формуле (5).

При одинаковой высоте плиты разрушающая нагрузка резко

Снижается при изменении отношения от 1 до 2. При увели-

И q

D г

Чении - г - до 5 разрушающая нагрузка снижается менее интен-

UQ

Сивно. С увеличением высоты плиты характер изменения Рраэр остается неизменным, но абсолютное значение^ разрушающей нагрузки повышается. ^

Представляется интересным проследить, в каких пределах изменяется величина удельного давления п(Тд штампом оуэ (фиг. 22, б).

1-4 — опытные данные при: *L =0,8 (/); 0,6 (2); 0,4 (3) и = 0 ,2

(4); 5—теоретические графики.

При постоянных прочности бетона Rnp и увёлйчёйий предва­рительного напряжения а среднее удельное давление при разру-

Do, Н

Шении зависит от диаметра штампа и высоты образца

Для образца серии КПБ (q = 60 кГ/см2, R ^ 500 кГ/см2 и I — 0.55D) характер графика оуд, ~ изменяется в зависимо-

Н

Сти от высоты плиты. При = 0,2 величина ауд составляла примерно 2Rnp для = 0,25 и --=1,5. Для промежуточ­ных значений предельное давление под штампом снизилось

До 0^5 = Rip. н

При = 0,8 величина удельного давления под штампом

При малых диаметрах штампа достигала 14—15 Rnp. С увеличением диаметра штампа эта величина снижается и стремится к некото­рому значению, которое может быть вычислено по формуле (5), полагая в ней d0 = D и sin а = 1:

Оуд = 1.43 (Rnp + 4а0) х]тр.

Это значение для образцов серии КПБ изменяется от 530 до 570 кГ/см2 и в среднем может быть примерно равным 550 кГ/см2 (1,5Rnp).