RU2621623C1 - Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур - Google Patents
Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621623C1 RU2621623C1 RU2016123984A RU2016123984A RU2621623C1 RU 2621623 C1 RU2621623 C1 RU 2621623C1 RU 2016123984 A RU2016123984 A RU 2016123984A RU 2016123984 A RU2016123984 A RU 2016123984A RU 2621623 C1 RU2621623 C1 RU 2621623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- concrete
- stress intensity
- critical
- intensity factor
- Prior art date
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
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в научных и производственных лабораториях для определения критического коэффициента интенсивности напряжения в образцах бетона, используемого, например, в железобетонных элементах зданий и сооружений. Сущность: образец-призму бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку. Определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле
где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y(l, b) – 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. Технический результат: повышение точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем образования зон концентраций напряжения в виде надрезов. 2 табл., 1 ил.
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, подвергшихся воздействию высоких температур, например, при пожаре.
Известен способ определения критического коэффициента напряжения в образце (Rockmechanical - achallengeforsociety // Swets&ZeitlingerLisse, 2001. Р. 165-166. ISBN 9026518218), заключающийся в том, что в образце-полуцилиндре сечением в полукруг образуют зону концентрации напряжений, которую нагружают ассиметрично с противоположных сторон до разрушения, и по результатам измерения разрушающей нагрузки и параметров отломленного углового сегмента определяют критический коэффициент интенсивности напряжения, причем зоной концентрации напряжения в образце является надрез в виде полукруга с противоположных концов образца. Критический коэффициент интенсивности напряжения в образце определяют по формуле
где КIIС – критический коэффициент интенсивности напряжения, МПа·м0,5;
E – модуль упругости;
r – радиус образца в сечении, м;
Недостатком данного способа является значительный разброс значений критического коэффициента интенсивности напряжения, сложность и трудоемкость образования зоны концентрации напряжения в образце.
Известен способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения после воздействия на бетон высоких температур, например, при пожаре (Rockmechanical - achallengeforsociety // Swets&ZeitlingerLisse, 2001. Р. 164. ISBN 9026518218), заключающийся в том, что в образце бетона в форме полуцилиндра образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения по схеме центрального сжатия и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжения.
Недостатком данного способа является значительный разброс значений критического коэффициента интенсивности напряжения.
Задача, решаемая заявляемым способом, заключается в повышении точности и достоверности определения критического коэффициента интенсивности напряжения путем упрощения образования зон концентраций напряжения в образце бетона.
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.
Поставленная задача решается тем, что способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур, заключающийся в том, что в образце-призме бетона образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения по схеме центрального сжатия и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжения, отличается тем, что образец бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле
где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y(l,b) – поправочный коэффициент, определяемый по таблице 1; t – ширина образца, м; H – расстояние от надреза до грани образца, м; l – глубина надреза, l=b/4, здесь b – высота образца, м.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки решают следующие функциональные задачи.
Признак «образец бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС» позволяет моделировать тепловое воздействие высоких температур, соответствующих условиям пожара.
Признаки «…после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения…» обеспечивают отсутствие влияния нагрева образца на условия нанесения надрезов и напряженное состояние образца.
Признак, указывающий, что зону концентрации напряжения создают «путем нанесения симметричных надрезов на одной грани образца бетона», определяет способ образования зон концентраций напряжения в образце.
Признак, указывающий, что «образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку», позволяет определить величину разрушающей нагрузки.
Приведенная математическая формула позволяет определить критический коэффициент интенсивности напряжения.
На чертеже показана схема испытаний образца бетона, где показаны образец-призма 1 бетона; надрезы 2; металлические пластины 3; плиты пресса 4.
Способ осуществляют следующим образом.
Образец-призму 1 бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях (п. 2.3.2 ГОСТ 10180-90), подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре. Затем после естественного остывания в печи в образце-призме 1 бетона образуют зону концентрации напряжения, для чего 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.
При испытании на центральное сжатие в соответствии с п. 5.2 ГОСТ 10180-90 образец-призму 1 бетона 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.
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).
Таблица 1. Определение коэффициента Y
H/t l/b |
0,37 | 0,25 | 0,12 |
0,1 | 1,2 | 1,1 | 1,07 |
0,2 | 1,26 | 0,99 | 0,9 |
0,3 | 1,3 | 0,95 | 0,76 |
0,4 | 1,32 | 0,95 | 0,65 |
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты испытаний
№ образца | Температура нагрева, оС | Критический коэффициент интенсивности напряжения, КIIC, МН/м3/2 | |
в образце по прототипу | заявляемый способ | ||
1 | 100 | 4,24 | 4,45 |
2 | 4,75 | 4,36 | |
3 | 4,10 | 4,37 | |
Среднее значение | 4,36 | 4,39 | |
4 | 300 | 3,50 | 3,61 |
5 | 3,46 | 3,65 | |
6 | 3,88 | 3,66 | |
Среднее значение | 3,61 | 3,64 | |
10 | 500 | 2,40 | 2,09 |
11 | 2,35 | 2,10 | |
12 | 2,27 | 2,09 | |
Среднее значение | 2,34 | 2,09 | |
13 | 700 | 1,48 | 1,46 |
14 | 1,56 | 1,44 | |
15 | 1,34 | 1,37 | |
Среднее значение | 1,46 | 1,42 |
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. Значение критического коэффициента концентрации напряжений практически не зависит от уровня напряжений и физико-механических свойств бетона, а определяется геометрией образца, способом нагружения и относительными размерами зон концентрации.
При наличии концентрации напряжений существенно снижается деформация образца с концентратором по сравнению с деформацией гладкого образца, что связано с локализацией деформации у концентратора напряжений.
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.
Заявляемый способ может найти применение в научных и производственных испытательных лабораториях для оценки долговечности бетонных конструкций.
Claims (3)
- Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия высоких температур, заключающийся в том, что в образце-призме бетона образуют зону концентрации напряжения, затем образец нагружают до разрушения по схеме центрального сжатия и по полученным данным определяют критический коэффициент интенсивности напряжения, отличающийся тем, что образец бетона в возрасте 28 суток или более, хранившегося в нормальных условиях, подвергают прогреву в электрической печи со скоростью подъема температуры в 2оС/мин до температуры от 100 до 700оС, после чего выдерживают в течение 4-х часов при максимальной температуре, затем после естественного остывания в печи в образце образуют зону концентрации напряжения путем нанесения двух симметричных надрезов на одной грани образца бетона, после чего образец нагружают до разрушения, замеряют разрушающую нагрузку и определяют критический коэффициент интенсивности напряжения по формуле
- где Р – разрушающая нагрузка, MН; Y(l,b) – 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123984A RU2621623C1 (ru) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123984A RU2621623C1 (ru) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2621623C1 true RU2621623C1 (ru) | 2017-06-06 |
Family
ID=59032452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123984A RU2621623C1 (ru) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621623C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748411C2 (ru) * | 2016-06-20 | 2021-05-25 | Сафран Эркрафт Энджинз | Компьютерно-реализуемый способ оценки срока службы имеющей трещину детали и система для оценки срока службы детали |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1460664A1 (ru) * | 1987-07-14 | 1989-02-23 | Предприятие П/Я Ж-1287 | Способ определени предела выносливости материала |
CN1920521A (zh) * | 2005-08-26 | 2007-02-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种小尺度片状样品三点弯曲力学性能测试方法和装置 |
RU2324916C1 (ru) * | 2006-10-27 | 2008-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии |
-
2016
- 2016-06-17 RU RU2016123984A patent/RU2621623C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1460664A1 (ru) * | 1987-07-14 | 1989-02-23 | Предприятие П/Я Ж-1287 | Способ определени предела выносливости материала |
CN1920521A (zh) * | 2005-08-26 | 2007-02-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种小尺度片状样品三点弯曲力学性能测试方法和装置 |
RU2324916C1 (ru) * | 2006-10-27 | 2008-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748411C2 (ru) * | 2016-06-20 | 2021-05-25 | Сафран Эркрафт Энджинз | Компьютерно-реализуемый способ оценки срока службы имеющей трещину детали и система для оценки срока службы детали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hoover et al. | Experimental chemo-mechanics of early-age fracture properties of cement paste | |
RU2621623C1 (ru) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона после воздействия на него высоких температур | |
CN111551457B (zh) | 一种测试和评估沥青愈合性能的方法 | |
RU2621618C1 (ru) | Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения бетона | |
RU2521116C1 (ru) | Способ определения механических свойств образцов горных пород и материалов | |
RU2569915C1 (ru) | Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях | |
RU2007128291A (ru) | Способ определения огнестойкости кирпичных столбов здания | |
RU2598972C1 (ru) | Способ оценки физико-механических свойств высоковязких листовых конструкционных сталей | |
RU2590224C1 (ru) | Способ оценки изгибных напряжений в элементах конструкций | |
RU2540460C1 (ru) | Способ определения механических свойств хрупких материалов при растяжении | |
RU2485476C1 (ru) | Способ оценки ударной вязкости высоковязких листовых конструкционных сталей | |
ES2324967B9 (es) | Procedimiento de ensayo para evaluar la resistencia a traccion y a la fatiga de mezclas bituminosas. | |
RU2625360C2 (ru) | Метод оценки напряженного состояния материалов | |
RU2818046C1 (ru) | Устройство для позиционирования ледяного образца при проведении испытаний на растяжение | |
Land et al. | Lifetime prediction of brittle materials having spatial variations in fracture properties K IC and v versus K 1 | |
Scorza et al. | Investigation of Mode I fracture toughness of red Verona marble after thermal treatment | |
Bao et al. | Local strength evaluation and proof test of glass components via spherical indentation | |
RU2582231C1 (ru) | Способ испытания на сульфидное растрескивание металла электросварных и бесшовных труб | |
CN109060537B (zh) | 不规则软质岩点荷载强度的等效面积试验方法 | |
SU970186A1 (ru) | Способ определени в зкости разрушени конструкционного материала | |
CN114813339A (zh) | 一种基于能量法测定沥青混凝土ii型断裂韧度的方法 | |
Bunnori et al. | Analysis of failure mechanisms in fatigue test of reinforced concrete beam utilizing acoustic emission | |
Angellier et al. | Fracture Analysis of wood under Variable environment | |
RU2756038C1 (ru) | Способ определения напряженно-деформированного состояния образцов горных пород | |
RU2382351C2 (ru) | Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали |