Модель прочности бетона на отрыв со скалыванием

Введение. Для контроля прочности бетона железобетонных конструкций применяется метод отрыва со скалыванием, основанный на эмпирической пропорциональной зависимости прочности бетона и усилия вырывания специального анкера с разжимным конусом. Отсутствие физической модели разрушения бетона при отрыве со скалыванием – признак несовершенства этого метода, затрудняющий поиск путей повышения точности и достоверности результатов. Цель данного исследования – разработка физической модели разрушения бетона для определения расчетной прочности методом отрыва со скалыванием.

Материалы и методы. Модель прочности бетона представляет собой механизм местного разрушения путем вырывания массива бетона в виде условного конуса при извлечении из заранее изготовленной скважины анкера. Принято, что разрушение происходит в два этапа: от выкалывания бетона с образованием трещин в плоскости вершины бетонного конуса на первом этапе и последующего образования трещин по боковой поверхности конуса при извлечении анкера. Расчетом определяется среднее значение прочности бетона на растяжение. Для перехода к сопротивлениям сжатию используется усредненное значение отношения сопротивлений бетона сжатию и растяжению или формула Фере. Модель проверена расчетом 6 опытных измерений.

Выводы. Установлено, что принимаемая при испытании бетона методом отрыва со скалыванием эмпирическая зависимость сопротивления бетона сжатию и усилия вырывания анкера возможна только при линейной зависимости сопротивлений бетона сжатию и растяжению. Однако действительное отношение сопротивлений бетона сжатию и растяжению имеет нелинейный характер, поэтому для относительно слабых бетонов возможность завышения прочности бетона на сжатие эмпирической зависимостью нивелируется понижающим коэффициентом, а для более прочных бетонов результаты измерений оказываются заниженными.

1. Вольф И.В. [и др.] Определение прочности бетона в конструкциях методом вырывания стержней // Бетон и железобетон. 1973. №10. С. 20–22.

2. Saleem M., Hasir M. Bond Evaluation of Concrete Bolts Subjected to Impact Loading. Journal of Materials and Structures 2016. 49(9): 3635-3646.

3. Hoehler M., Eligehausen R. Behavior and testing of anchors in simulated seismic cracks. ACI Structural Journal, 2008. 105(3): 348-357.

4. EN 1992-4. 2018 Eurocode 2 – Design of concrete structures – Part 4: Design of fastenings for use in concrete – CEN, Brussels, 2018.

5. ETAG 001 Guidline for European technical approval of metal anchors for use in concrete – EOTA, Brussels, 2013.

6. ACI 318-14 Building Code Requirements for Structural Concrete – American Concrete Institute, 2014.

7. Улыбин А.В., Зубков С.В., Федотов С.Д. Ошибка определения прочности бетона методом отрыва со скалыванием // Научные труды Общества железобетонщиков Сибири и Урала. – Новосибирск. СГУПС. 2016. Вып. 12. С. 1–7.

8. Петраков А.Н., Букин А.В. Определение прочности бетона методами разрушающего и неразрушающего контроля // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2010. №1. С. 89–94.

9. Улыбин А.В. О выборе методов контроля прочности бетона построенных сооружений. Инженерно-строительный журнал. 2012. №4. С.10–15.

10. Леонович С.Н., Снежков Д.Ю. Исследование неравнопрочности бетона на объекте монолитного строительства комплексным неразрушающим методом контроля // Известия ВУЗов. Строительство. 2009. №8 (608). С.108–115.

11. Коревицкая М.Г., Тухтаев Б.Х., Иванов С.И. Применение неразрушающих методов при контроле прочности высокопрочного бетона. Промышленное и гражданское строительство. 2013. №1. С. 53–54.

12. Проектирование анкерных креплений строительных конструкций и оборудования: методическое пособие. Москва. 2018. 106 с.

13. FRP reinforcement in RC structures. Technical report prepared by a working party of Task group 9.3. FIB bulletin 40 (September 2007).

14. Krasnoshchekov Y.V., Krasotina L.V. Pulido- Delgado J.L. Models of direct anchoring of reinforcement in concrete. Magazine of Civil Engineering. 2018. 79(3): 149-160.

15. Jansson, A., Lofgren I., Lundgren K., Gylltoft K. Bond of reinforcement in self-compacting steel-fibrereinforced concrete. Magazine of Concrete Research, 2012, Volume 64(7): 617-630.

16. Tepfers, R.A. Theory of Bond Applied to Overlapped Tensile Reinforcement Splices for Deformed Bars. PhD thesis, Chalmers University of Technology. Go¨teborg, Sweden. 1973.

17. Краснощеков Ю.В. Моделирование раскалывания бетона в зоне анкеровки ненапрягаемой арматуры // Вестник СибАДИ. 2017. №. 2. С. 64–69.

18. Краснощеков Ю.В., Красотина Л.В. О расчете прочности железобетонных элементов по наклонным сечениям // Промышленное и гражданское строительство. 2020. №6. С. 17–25.