RU2621618C1 - Method of determining critical stress intensity factor of concrete - Google Patents

Method of determining critical stress intensity factor of concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2621618C1
RU2621618C1 RU2016123982A RU2016123982A RU2621618C1 RU 2621618 C1 RU2621618 C1 RU 2621618C1 RU 2016123982 A RU2016123982 A RU 2016123982A RU 2016123982 A RU2016123982 A RU 2016123982A RU 2621618 C1 RU2621618 C1 RU 2621618C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
concrete
stress intensity
stress
critical
Prior art date
Application number
RU2016123982A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Леонович
Дмитрий Андреевич Литвиновский
Лев Владимирович Ким
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2016123982A priority Critical patent/RU2621618C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2621618C1 publication Critical patent/RU2621618C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: in the sample-prism of concrete a stress concentration area is created by means of applying two symmetrical incisions on one face of the concrete sample, after which the sample is loaded to destruction, the destructive load is measured and the critical stress intensity factor is determined by the formula
Figure 00000006
where P is the destructive load, MH; Y - the correction factor; t - the sample width, m; H - the distance from the incision to the sample face, m; l - incision depth l=b/4, here b is the sample height, m.
EFFECT: increasing the accuracy and reliability of determining the critical stress intensity factor by forming areas of stress concentrations in the form of incisions.
1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в производственных и научных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction and can be used in production and scientific laboratories to determine the critical coefficient of stress intensity in concrete samples used, for example, in reinforced concrete elements of buildings and structures.

Известен способ определения критического коэффициента напряжения в образце бетона [Rockmechanical - achallengeforsociety // Swets & Zeitlinger Lisse, 2001. Р. 165-166. ISBN 9026518218], заключающийся в том, что в образце-полуцилиндре сечением в полукруг выполняют зону концентрации напряжений, которую нагружают до разрушения и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжения, причем зоной концентрацией напряжения в образце является надрез в виде полукруга с противоположных концов образца. Образованную зону нагружают асимметрично с противоположных сторон до разрушения, после чего замеряют разрушающую нагрузку и параметры отломленного углового сегмента, а критический коэффициент интенсивности напряжения в образце определяют по формулеA known method for determining the critical stress coefficient in a concrete sample [Rockmechanical - achallengeforsociety // Swets & Zeitlinger Lisse, 2001. P. 165-166. ISBN 9026518218], which consists in the fact that in the sample semicylinder with a section in a semicircle, a stress concentration zone is fulfilled, which is loaded until fracture and the critical stress intensity factor is determined from the obtained data, and the stress concentration in the sample is an incision in the form of a semicircle at the opposite ends of the sample . The formed zone is loaded asymmetrically from opposite sides to failure, after which the breaking load and parameters of the broken off corner segment are measured, and the critical stress intensity factor in the sample is determined by the formula

(1)(one)

где КIIС – критический коэффициент интенсивности напряжения, МПа·м0,5;where K IIC is the critical coefficient of stress intensity, MPa · m 0.5 ;

E – модуль упругости;E is the modulus of elasticity;

r – радиус образца в сечении, м;r is the radius of the sample in cross section, m;

Figure 00000001
– коэффициент Пуассона.
Figure 00000001
 - Poisson's ratio.

Недостатком данного способа является значительный разброс значений критического коэффициента интенсивности напряжения в исследуемом образце, сложность и трудоемкость образования зоны концентрации напряжения в образце.The disadvantage of this method is the significant variation in the values of the critical coefficient of stress intensity in the test sample, the complexity and complexity of the formation of the zone of stress concentration in the sample.

Известен способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения [Rockmechanical–achallengeforsociety // Swets & Zeitlinger Lisse, 2001. Р. 164. ISBN 9026518218], заключающийся в том, что в образце бетона прямоугольного сечения образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения по схеме центрального сжатия и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжения.A known method for determining the critical coefficient of stress intensity [Rockmechanical – achallengeforsociety // Swets & Zeitlinger Lisse, 2001. P. 164. ISBN 9026518218], which consists in the fact that in the sample of concrete of rectangular cross section form a concentration zone of stress, then the sample is loaded to failure according to the scheme central compression and the obtained data determine the critical coefficient of stress intensity.

Недостатком данного способа является значительный разброс значений критического коэффициента интенсивности напряжения.The disadvantage of this method is the significant variation in the values of the critical coefficient of voltage intensity.

Задача, решаемая заявляемым способом, заключается в повышении точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения.The problem solved by the claimed method is to increase the accuracy and reliability of determining the critical coefficient of voltage intensity.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем предварительного образования зон концентраций напряжения в образце бетона.The technical result achieved in solving the problem is expressed in increasing the accuracy and reliability of determining the critical coefficient of stress intensity by pre-forming zones of stress concentration in the concrete sample.

Поставленная задача решается тем, что способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона, заключающийся в том, что в образце-призме бетона до испытания по схеме центрального сжатия образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения и по результатам измерения вычисляют критический коэффициент интенсивности напряжения, отличается тем, что зона концентрации напряжения образуется путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и вычисляют критический коэффициент интенсивности напряжения по формулеThe problem is solved in that the method for determining the critical coefficient of stress intensity of concrete, which consists in the fact that in the concrete prism prior to testing according to the central compression scheme, a stress concentration zone is formed, then the sample is loaded to failure and the critical stress intensity factor is calculated from the measurement results, characterized in that the stress concentration zone is formed by applying two symmetrical cuts on one face of the concrete sample, after which the sample is loaded to fracture, measure the breaking load and calculate the critical coefficient of stress intensity according to the formula

(2)(2)

где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l – глубина надреза l=b/4, здесь b –высота образца, м.where P is the breaking load, MH; Y is the correction factor; t is the width of the sample, m; H is the distance from the notch to the edge of the sample, m; l is the notch depth l = b / 4, here b is the height of the sample, m

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки решают следующие функциональные задачи.In this case, the distinguishing features solve the following functional tasks.

Признак, указывающий, что «...зона концентрации напряжения образуется путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона…» указывает способ образования зон концентраций напряжения в образце и определяет дальнейшее развитие трещин по заданным направлениям в виде надрезов (инициаторов трещин) размером в четверть высоты образца, причем критический коэффициент интенсивности напряжения пропорционален размеру надрезов.A sign indicating that "... a stress concentration zone is formed by applying two symmetrical cuts on one face of the concrete sample ..." indicates the method of formation of stress concentration zones in the sample and determines the further development of cracks in the given directions in the form of cuts (crack initiators) of size a quarter of the height of the sample, and the critical coefficient of stress intensity is proportional to the size of the notches.

Признаки, указывающие, что «образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку», позволяют определить величину разрушающей нагрузки.Signs indicating that "the sample is loaded to failure, measure the breaking load", allow you to determine the value of the breaking load.

Приведенная математическая формула позволяет определить критический коэффициент интенсивности напряжения.The given mathematical formula allows us to determine the critical coefficient of voltage intensity.

На чертеже показана схема испытаний образца бетона, где обозначены образец-призма 1; надрезы 2; металлические пластины 3; плиты пресса 4.The drawing shows a test sample of a concrete sample, where the sample prism 1 is indicated; incisions 2; metal plates 3; press plates 4.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На образец-призму 1 бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях (п. 2.3.2 ГОСТ 10180-90), наносят инициаторы трещин в виде симметричных надрезов 2 глубиной l, определяемой из выражения l=b/4, где b – высота образца-призмы 1, с помощью режущих инструментов.On the prism sample 1 of concrete aged 28 days or more, stored under normal conditions (Clause 2.3.2 of GOST 10180-90), initiators of cracks are applied in the form of symmetrical cuts 2 of depth l, determined from the expression l = b / 4, where b - the height of the sample prism 1, using cutting tools.

При испытании на центральное сжатие в соответствии с п. 5.2 ГОСТ 10180-90 образец-призму 1 устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса 4 центрально относительно его продольной оси, причем грань с надрезами 2 контактирует с верхней опорной плитой пресса 4, с использованием рисок, нанесенных на нижнюю плиту пресса 4, и дополнительные стальные пластины 3 для более равномерной передачи усилия на образец-призму 1. Образец-призму 1 сжимают прессом 4.When tested for central compression in accordance with clause 5.2 of GOST 10180-90, the prism sample 1 is mounted on the lower support plate of the press 4 centrally relative to its longitudinal axis, and the face with notches 2 is in contact with the upper support plate of the press 4, using the patterns applied on the lower plate of the press 4, and additional steel plates 3 for more uniform transfer of force to the sample-prism 1. The sample-prism 1 is compressed by the press 4.

Нагружение образца-призмы 1 при центральном сжатии осуществляют до момента разрушения и регистрируют значение силы Р. Значение критического коэффициента интенсивности напряжения на поперечный сдвиг КIIС определяют по формуле (2).The loading of the sample-prism 1 with central compression is carried out until the moment of destruction and the value of force P is recorded. The value of the critical stress intensity factor for the transverse shear K IIC is determined by the formula (2).

Явление концентрации напряжений объясняется тем, что усилия передаются по наиболее короткому пути, что обеспечивает минимум затрат внутренней энергии тела. В результате бетон, прилегающий к надрезу, воспринимает дополнительные усилия, передающиеся с материала, окружающего надрез. Значения критического коэффициента концентрации напряжений практически не зависят от уровня напряжений и физико-механических свойств бетона, а определяются геометрией образца, способом нагружения и относительными размерами зон концентрации.The phenomenon of stress concentration is explained by the fact that efforts are transmitted along the shortest path, which ensures a minimum of internal energy expenditure of the body. As a result, the concrete adjacent to the notch receives additional forces transferred from the material surrounding the notch. The values of the critical stress concentration coefficient are practically independent of the level of stresses and the physicomechanical properties of concrete, but are determined by the geometry of the sample, the method of loading, and the relative sizes of the concentration zones.

При наличии концентрации напряжений существенно снижается деформация образца с концентратором по сравнению с деформацией гладкого образца, что связано с локализацией деформации у концентратора напряжений.In the presence of a stress concentration, the deformation of the specimen with a concentrator is significantly reduced as compared with the deformation of a smooth specimen, which is associated with the localization of the deformation at the stress concentrator.

Поправочный коэффициент Y определяют по таблице 1.The correction factor Y is determined by table 1.

Таблица 1. Определение поправочного коэффициента YTable 1. The definition of the correction factor Y

H/t
l/bH / t
l / b 0,370.37 0,250.25 0,120.12 0,10.1 1,21,2 1,11,1 1,071,07 0,20.2 1,261.26 0,990.99 0,90.9 0,30.3 1,31.3 0,950.95 0,760.76 0,40.4 1,321.32 0,950.95 0,650.65

Результаты испытаний приведены в таблице 2.The test results are shown in table 2.

Таблица 2. Результаты испытаний образцовTable 2. Sample Test Results

№ образцаSample No. Критический коэффициент интенсивности напряжения КIIC, МН/м3/2 Critical stress intensity factor K IIC , MN / m 3/2 в образце по прототипуin prototype sample заявляемый способthe claimed method 1one 5,345.34 5,825.82 22 5,605.60 5,815.81 33 5,705.70 5,775.77 СреднееAverage 5,545.54 5,805.80

Результаты испытаний позволяют сделать вывод о том, что заявленный способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образце, упрощает выполнение подготовки образца к испытаниям, не требует использования дополнительных приборов, что уменьшает трудоемкость испытаний.The test results allow us to conclude that the claimed method in comparison with the prototype improves the accuracy of determining the critical coefficient of stress intensity in the sample, simplifies the preparation of the sample for testing, does not require the use of additional devices, which reduces the complexity of the tests.

Заявляемый способ может найти применение в научных и производственных испытательных лабораториях для оценки долговечности бетонных конструкций.The inventive method can find application in scientific and industrial testing laboratories for assessing the durability of concrete structures.

Claims (3)


     Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона, заключающийся в том, что в образце-призме бетона до испытания по схеме центрального сжатия образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения и по результатам измерения вычисляют критический коэффициент интенсивности напряжения, отличающийся тем, что зона концентрации напряжения образуется путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и вычисляют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле
A method for determining the critical coefficient of stress intensity of concrete, which consists in the fact that before the test according to the central compression scheme, a stress concentration zone is formed in the concrete sample prism, then the sample is loaded until fracture, and the critical stress intensity factor is calculated from the measurement results, characterized in that the concentration zone stress is formed by applying two symmetrical cuts on one face of the concrete sample, after which the sample is loaded until it breaks, the destructive Booting and calculating the critical stress intensity factor by the formula
Figure 00000002
Figure 00000002
 где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y – поправочный коэффициент; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l – глубина надреза l=b/4, здесь b – высота образца, м. where P is the breaking load, MH; Y is the correction factor; t is the width of the sample, m; H is the distance from the notch to the edge of the sample, m; l is the notch depth l = b / 4, here b is the height of the sample, m
RU2016123982A 2016-06-17 2016-06-17 Method of determining critical stress intensity factor of concrete RU2621618C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123982A RU2621618C1 (en) 2016-06-17 2016-06-17 Method of determining critical stress intensity factor of concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123982A RU2621618C1 (en) 2016-06-17 2016-06-17 Method of determining critical stress intensity factor of concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2621618C1 true RU2621618C1 (en) 2017-06-06

Family

ID=59032064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123982A RU2621618C1 (en) 2016-06-17 2016-06-17 Method of determining critical stress intensity factor of concrete

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2621618C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725162C1 (en) * 2019-10-21 2020-06-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) Method of determining parameters of crack resistance of concrete in an article

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3983745A (en) * 1975-08-08 1976-10-05 Mts Systems Corporation Test specimen crack correlator
SU777539A1 (en) * 1978-11-13 1980-11-07 Физико-Механический Институт Ан Украинской Сср Specimen for determining stress intensity factor
RU2324916C1 (en) * 2006-10-27 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Technique for determining critical stress intensity coefficient in a body

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3983745A (en) * 1975-08-08 1976-10-05 Mts Systems Corporation Test specimen crack correlator
SU777539A1 (en) * 1978-11-13 1980-11-07 Физико-Механический Институт Ан Украинской Сср Specimen for determining stress intensity factor
RU2324916C1 (en) * 2006-10-27 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Technique for determining critical stress intensity coefficient in a body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725162C1 (en) * 2019-10-21 2020-06-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) Method of determining parameters of crack resistance of concrete in an article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goszczyńska Analysis of the process of crack initiation and evolution in concrete with acoustic emission testing
Mazzotti et al. Determination of shear strength of historic masonries by moderately destructive testing of masonry cores
EP3115781B1 (en) System for assessing chloride concentration and corresponding method and sensor
CN109507041A (en) A kind of I-II mixed mode fracture property test method of concrete
RU2621618C1 (en) Method of determining critical stress intensity factor of concrete
Bunnori et al. The use of acoustic emission for the early detection of cracking in concrete structures
RU2324916C1 (en) Technique for determining critical stress intensity coefficient in a body
RU2483214C1 (en) Method for determining specific surface energy of destruction of solid bodies
RU2621623C1 (en) Method of determining critical stress intensity factor of concrete after impact of high temperatures thereon
RU2521116C1 (en) Determination of rock specimen mechanical properties
Gehlot et al. Study of concrete quality assessment of structural elements using rebound hammer test
Kasal et al. Semi-destructive methods for evaluation of timber structures
CN106644786B (en) A method of evaluation asphaltmastic fatigue behaviour
JP2018204949A (en) Evaluation method for hydrogen embrittlement resistance characteristic of steel material
RU2540460C1 (en) Method to determine mechanical properties of brittle materials at tension
RU2565358C1 (en) Method of determining adhesion strength of fibres in uniaxially oriented fibrous composite materials
Ungermann et al. Punching shear behaviour of eccentrically loaded column bases
RU2535528C1 (en) Method for determining ultimate strength of timber for shearing
RU2598972C1 (en) Method for evaluating physical-mechanical properties of high-viscosity sheet structural steels
RU2006813C1 (en) Nondestructive strength inspection method for building structures
KR100911119B1 (en) Tensile test specimen of nanoindenter and manufacturing method thereof
RU161083U1 (en) SAMPLE FOR CALIBRATION OF THE KOERCYTIMETER AT A PLANE VOLTAGE STATE
Bunnori et al. Analysis of failure mechanisms in fatigue test of reinforced concrete beam utilizing acoustic emission
RU2485476C1 (en) Method to assess impact viscosity of highly viscous sheet structural steels
RU2486488C1 (en) Method to determine concrete strength