Файл: Кикин, А. И. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном.pdf

Рис. 39. Зависимости между продольными напряжениями и де­ формациями в ядре и оболочке трубобетонных стержней

продольных напряжений бетонного ядра от продольных деформаций

58

Из таблицы видно, что продольные напряжения в стальной оболочке достигают наибольшей величины на пятой ступени загружения, а затем при увеличивающей­ ся нагрузке иа трубобетонный блок в целом начинают уменьшаться. Максимум напряжений в оболочке бли­ зок к пределу текучести и, как показано в табл. 7, не доходит до уровня последнего всего лишь на 1,5—3%. При этом поперечные напряжения невелики и составля­ ют около 5% предела текучести.

Т а б л и ц а 7

ПРОДОЛЬНЫЕ И ПОПЕРЕЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЯДРА И ОБОЛОЧКИ ТРУБОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ В ПРЕДЕЛЬНОМ СОСТОЯНИИ

Значения продольных деформаций стержней в мо­ мент максимума нагрузки очень близки к значениям де­ формаций, соответствующих началу текучести стали ет. После достижения продольными напряжениями величи­ ны Ет деформативность испытываемых стержней резко возрастает при незначительном повышении нагрузки. Поэтому целесообразно ограничить работу стержня ве­ личиной продольной деформации е т и э т о состояние его трактовать как предельное по прочности при централь­ ном сжатии. При этом, поскольку продольные напряже­ ния стали близки к пределу текучести, оказывается воз­ можным в целях упрощения расчетов предположить, что труба работает в основном в продольном направлении. Если продольную нагрузку на трубу определять из выра­ жения PC— OTFC, а всю остальную нагрузку считать рос-

59

принимаемой бетонным ядром, то продольные напряже­ ния в бетонном ядре можно определить по формуле

Fe

Это предположение (учет работы только в продоль­ ном направлении) упрощает схему работы трубобетон­ ного элемента при одновременном учете упрочнения бе­ тонного ядра. Действительно, величины продольных напряжений бетонного ядра, определенные по (49), вы­ ше призменной прочности бетона, как это можно видеть из данных табл. 8.

Т а б л и ц а 8

СРАВНЕНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ БЕТОННОГО ЯДРА В ПРЕДЕЛЬНОМ СОСТОЯНИИ И ПРИЗМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

Уменьшение продольных напряжений в оболочке про­ исходит после того, как величина интенсивности напря­ жений достигает площадки текучести. Учитывая (30), можно полагать, что уменьшение продольных напряже­ ний стальной оболочки — результат увеличения попереч­ ных напряжений в ней. Это, в свою очередь, является свидетельством увеличения давления бетонного ядра на оболочку и одновременно появления обжатия бетонного ядра. Используя формулу совместности деформаций (12), можно подсчитать величину обжатия бетонного ядра в тот момент, когда продольные напряжения в стальной оболочке достигли максимума:

60

Следовательно, при длинных площадках текучести у стали, когда сг;= ат, после перехода стержня в предель­ ное состояние, начинается процесс перераспределения продольных усилий с оболочки на ядро. До этого момен­ та давление бетона на оболочку невелико.

Механизм работы бетона в трубе можно рассматри­ вать с позиции современных представлений о физиче­ ских основах теории прочности бетона по О. Я- Бергу. В соответствии с этой теорией при определенном уровне напряжений одноосного сжатия в бетоне появляются микроразрывы; разрушение бетона начинается с образо­ вания и развития продольных микротрещин. К моменту разрыва бетона величина относительной поперечной де­ формации составляет примерно ІО-4, что соответствует средним величинам продольной растяжимости бетона. Уровень напряжений, при котором образуются первые микротрещины, является переменным и зависит от вели­ чины абсолютной прочности. Средняя величина напря­ жений, например поданным [10], составляет Rr « Ѵг^прНачиная с этого уровня RT в бетоне'развиваются отдель­ ные несмыкающиеся разрывы, а коэффициент попереч­

эксперимента работа бетона в трубе трактуется следую­ щим образом. Когда напряжения бетонного ядра дости­ гают величины 0,5 Raр, в бетоне начинают развиваться микротрещины. При Ѵб<ѵст развитие их происходит свободно. При Ѵб=ѵс бетонное ядро начинает давить на оболочку, происходит обжатие бетона, что оказывает сдерживающее влияние на развитие микротрещин. На более высоких ступенях загружения, когда Стб>^пр, развитие микротрещин интенсифицируется; увеличива­ ется давление на оболочку и, следовательно, на ядро. Когда Оі становится равным ат, продольные напряжения в стали еще не достигают предела текучести; различие их не велико, и s2 = eT.

Далее, по мере увеличения нагрузки, наблюдается резкое возрастание деформативности образцов, связан­ ное с интенсивным развитием микротрещин. Увеличи­ ваются давление бетона на оболочку, поперечные на­

61