Трансформационный элемент, связывающий зависимости механики разрушения с теорией железобетона

Abstract

Розвинені гіпотези механіки руйнування стосовно врахування ефекту порушення суцільності залізобетонних конструкцій при різних силових впливах зі спрощенням її енергетичного функціонала. Розглянуто специфіку побудови двоконсольного елементу у зонах, безпосередньо прилеглих до тріщин. Отримано нову аналітичну залежність, яка пов'язує дотичне зусилля, що виникає в безпосередній близькості від тріщини з довжиною її розвитку через питомою енергією утворення нових поверхонь тріщини. Після утворення тріщин у залізобетонних конструкціях суцільність бетону порушується і його деформування вже не підкоряється законам суцільного тіла. У зонах, прилеглих до тріщин, виникає концентрація деформацій, що перенасичує потреби «системи», що складається з бетонних блоків і арматури. Як показали проведені експериментальні дослідження, причиною обурення напружено-деформованого стану у зонах, прилеглих до тріщин, є додатковий деформаційний вплив в тріщині, що необхідно враховувати в розрахунку. При цьому виявлено зв'язок складових напружено-деформованого стану у зоні обурення з питомою енергією утворення нових поверхонь тріщини, що звільняється в зоні передруйнування. Отримав подальшого розвитку функціонал механіки руйнування стосовно до розрахунку залізобетонних конструкцій. Розроблено трансформаційний елемент, що пов'язує залежності механіки руйнування стосовно розрахунку залізобетонних конструкцій за граничними станами другої групи. Описані особливості вирізання двоконсольного елемента, що включає тріщину для побудови ефективного інструментарію розрахунку залізобетону з урахуванням фізичної нелінійності, процесів тріщиноутворення, зчеплення арматури з бетоном і ефекту порушення суцільності. Наведено результати розробки двоконсольних елементів механіки руйнування при різних силових впливах: згині, позацентровому стиску, центральному розтязі, а також у зоні похилих тріщин.

Развиты гипотезы механики разрушения применительно к учету эффекта нарушения сплошности, возникающего в железобетонных конструкциях при различных силовых воздействиях с упрощением ее энергетического функционала. Рассмотрена специфика построения двухконсольных элементов в зонах, непосредственно прилегающих к трещинам. Получена новая аналитическая зависимость, которая связывает касательное усилие, возникающее в непосредственной близости от трещины с длиной ее развития через удельную энергию образования новых поверхностей трещины. После образования трещин в железобетонных конструкциях сплошность бетона нарушается, и его деформирование уже не подчиняется законам сплошного тела. В зонах, прилегающих к трещинам, возникает концентрация деформаций, которая перенасыщает «потребность системы», состоящей из бетонных блоков и арматуры. Как показали проведенные экспериментальные исследования, причиной возмущения напряженно-деформированного состояния в зонах, прилегающих к трещинам, является дополнительное деформационное влияние в трещине, которое необходимо учитывать в расчете. При этом выявлена связь составляющих напряженно-деформированного состояния в зоне возмущения с удельной энергией образования новых поверхностей трещины, которые освобождаются в зоне предразрушения. Получил дальнейшее развитие функционал механики разрушения применительно к расчету железобетонных конструкций. Разработан трансформационный элемент, который связывает зависимости механики разрушения применительно к расчету железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы. Описаны особенности вырезания двухконсольных элементов, включающих трещину для построения эффективного инструментария расчета железобетона с учетом физической нелинейности, процессов трещинообразования, сцепления арматуры с бетоном и эффекта нарушения сплошности. Приведены результаты разработки двухконсольных элементов механики разрушения при различных силовых воздействиях: изгибе, внецентренном сжатии, центральном растяжении, а также в зоне наклонных трещин.