Современные критерии прочности для бетонов при объемных напряженных состояниях

Достоверная оценка прочности и деформаций бетона в условиях неодноосных напряженных состояний важна для повышения надежности проектных решений. Классические теории прочности непригодны для таких материалов, как бетон, вследствие сложного сдвиго-отрывного механизма разрушения его структуры. Приведено описание определяющих соотношений критериев прочности Г. А. Гениева, Г.А. Гениева - Н.М. Аликовой, Е.С. Лейтеса, А.В. Яшина, С.Ф. Клованича - Д.И. Безушко, K.J. Willam - E.P. Warnke и Н.И. Карпенко. Выполнена оценка соответствия расчетных величин прочности опытным данным в условиях одно-, двух- и трехосных напряженных состояний. Определены критерии прочности, описывающие наиболее близко опытные данные в характерных областях напряженного состояния. Установлено, что наиболее разработанными являются условия прочности С.Ф. Клованича - Д.И. Безушко, K.J. Willam - E.P. Warnke и Н.И. Карпенко. Критерии Е.С. Лейтеса и А.В. Яшина с достаточной точностью описывают опытные данные в условиях плоского напряженного состояния. Условия прочности Г.А. Гениева и Г.А. Гениева -Н.М. Аликовой требуют осторожного применения с учетом их отклонений от опытных данных в отдельных областях трехосных напряженных состояний. Определены программы нагружений в процессе экспериментальных исследований прочности бетона с целью более точного выявления форм функций меридиональных и девиаторных кривых.

1. Балан Т. А. Вариант критерия прочности структурно-неоднородных материалов при сложнонапряженном состоянии [Текст] // Проблемы прочности. 1986. № 2. С. 21-26.

2. Бамбура А. Н., Давиденко А. И. Экспериментальные исследования закономерности деформирования бетона при двухосном сжатии [Текст] // Строительные конструкции. 1989. Вып. 42. С. 95-100.

3. Буслер Л. Э. Разрушение бетона в условиях двухосного сжатия-растяжения [Текст] // Новые исследования по технологии, расчету и конструированию железобетонных конструкций: сборник научных трудов / Под ред. Б. А. Крылова и Н. Н. Коровина. М.: НИИЖБ, 1980. С. 9-15.

4. Гвоздев А. А., Бич П. М. Прочность бетона при двухосном напряженном состоянии [Текст] // Бетон и железобетон. 1974. № 7. С. 10-11.

5. Гениев Г. А., Киссюк В. Н., Тюпин Г. А. Теория пластичности бетона и железобетона [Текст]. М.: Стройиздат, 1974. 316 с.

6. Гениев Г. А., Аликова Н. М. Вариант условия прочности бетона [Текст] // Теоретические исследования в области строительной механики пространственных систем: сборник научных трудов / Под ред.: М. И. Ерхов. М.: ЦНИИСК, 1976. С. 21-27.

7. Карпенко Н. И., Карпенко С. Н. Составной критерий прочности бетона при объемном напряженном состоянии // Бетон и железобетон - взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону (Москва, 12-16 мая 2014 г.): в 7 т. Т.4. Ремонт, восстановление и усиление железобетонных конструкций. Моделирование и математические методы. Общие вопросы бетоноведения. Организация строительства и контроль качества. М.: МГСУ. 2014. С. 156-165.

8. Карпенко Н. И., Белостоцкий А. М., Павлов А. С., Акимов П. А., Карпенко С. Н., Петров А. Н. Обзор критериев прочности железобетонных конструкций. Часть 1: Традиционные подходы и разработки отечественных ученых // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2019 году: Сб. науч. тр. РААСН. М.: Издательство АСВ, 2020. С. 281-289.

9. Карпенко Н. И., Белостоцкий А. М., Павлов А. С., Акимов П. А., Карпенко С. Н., Петров А. Н. Обзор критериев прочности железобетонных конструкций. Часть 2: Разработки зарубежных ученых // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2019 году: Сб. науч. тр. РААСН. М.: Издательство АСВ, 2020. С. 290-298.

10. Клованич С. Ф., Безушко Д. И. Численный эксперимент по исследованию деформационных теорий пластичности бетона [Текст] // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. 2006. Вып. 22. С. 122-130.

11. Корсун В. И., Баев А. М. Влияние температур от -50 до +150 °С на прочность и деформации тяжелого бетона при плоском напряженном состоянии [Текст] // Новые технологические решения для строительной промышленности Донбасса: сборник научных трудов / Редакционная коллегия: Е. В. Горохов (отв. ред.) и др. Киев: УМВ ВО, 1989. С. 129-136.

12. Корсун В.И., Калмыков Ю.Ю. Ортотропное деформирование бетона при неодноосных напряженных состояниях // Вкник Донбасько! державно! академп будiвництва i архггектури. 2004. № 20042(44). С. 28-34.

13. Корсун В.И., Макаренко С.Ю., Недорезов А.В. Сопоставительный анализ критериев прочности бетона для неодноосных напряженных состояний // Современное промышленное и гражданское строительство. 2014. Т. 10. №1. С. 65-78.

14. Кулик И. И. Прочность бетона при плоском сжатии-растяжении [Текст] // Вопросы строительства и архитектуры. Минск, 1977. Вып. № 7. С. 92-98.

15. Лейтес Е. С. К уточнению одного из условий прочности бетона [Текст] // Поведение бетонов и элементов железобетонных конструкций при воздействии различной длительности: сборник научных трудов / Под ред.: А. А. Гвоздева, С. М. Крылова. М.: НИИЖБ, 1980. С. 37-40.

16. Перваков В. Н. Прочность тяжелого бетона при трехосном напряженном состоянии «растяжение-сжатие-сжатие» [Текст] // Новое в технологии, расчете и конструировании железобетонных конструкций: сборник научных трудов / Под ред.: Б. А. Крылова. М.: НИИЖБ, 1984. С. 90-96.

17. Филоненко-Бородич М. М. Механические теории прочности [Текст]. М.: Издательство Московского Университета, 1961. 94 с.

18. Яшин А. В. Критерии прочности и деформирования бетона при простом нагружении для различных видов напряженного состояния [Текст] // Расчет и конструирование железобетонных конструкций: сборник научных трудов / Под ред. А. А. Гвоздева. М.: НИИЖБ, 1977. С. 48-57.

19. Яшин А. В. Макромеханика разрушения при сложных (многоосных) напряженных состояниях [Текст] // Прочностные и деформационные характеристики элементов бетонных и железобетонных конструкций: сборник научных трудов / Под ред. А. А. Гвоздева, Ю. П. Гущи. М.: НИИЖБ, 1981. С. 3-29.

20. Chen Q.; Zhang Y.; Zhao T.; Wang Z.; Wang Z. Mesoscale Modelling of Concretes Subjected to Triaxial Loadings: Mechanical Properties and Fracture Behaviour. Materials 2021, 14, 1099. https://doi.org/10.3390/ma14051099

21. Javanmardi P. Experimental study of triaxial behavior of concrete under lateral confining stress. Open Civ. Eng. J. 2017, 11, 281-291, doi:10.2174/1874149501711010281.

22. Malecot Y., Daudeville L., Dupray F., Poinard C., Buzaud E. Strength and damage of concrete under high triaxial loading // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2010. №14(6-7). P. 777-803.

23. Vu X. H., Malecot Y., Daudeville L., Buzaud E. Experimental analysis of concrete behavior under high confinement: Effect of the saturation ratio // International Journal of Solids and Structures. 2009. №46(5). P. 1105-1120.

24. Hampel T, Speck K, Scheerer S, et al. High-performance concrete under biaxial and triaxial loads. ASCE J Eng Mech, 2009,135: 1274-1280

25. Korsun V.I., Kalmykov Yu.Yu., Makarenko S.Yu. A version of the failure criterion modification for plane concrete. (2017). Key Engineering Materials. 755, pp. 300-321. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.755.300

26. Kupfer H. Das Verhalten des Betons unter zweiachsiger Beanspruchung // Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universitat. Dresden, 1968. № H.6. P. 1515-1518.

27. Schroder S., Opitz H. Festigkeit und Verformungseigenschaften des Betons bei zweiachsiger Druckbeanspruchung // Bauplanung-Bautechnik. 1968. 22. Jg. Heft 4. P. 190 - 196.

28. Wang, H.; Song, Y. Behavior of mass concrete under biaxial compression-tension and triaxial compression-compression-tension. Mater. Struct. 2009, 42, 241-249, doi:10.1617/s11527-008-9381-y.

29. Willam K. J., Warnke E. P. Constitutive model for the triaxial behavior of concrete // Int. Assoc. Bridge. Struct. Eng. 1974. V. 19. P. 1-31.