CC BY
0
загрязнению. Наличие предварительных качественных и количественных данных о состоянии и степени готовности служб гражданской защиты, основанных на проведенных заблаговременно расчетах, позволяют, в случае необходимости, повысить эффективность их действий, а также общего планирования аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСДНР). В данной работе авторами были рассчитаны следующие параметры, позволяющие осуществить процесс ликвидации последствий ЧС наиболее эффективно: время выдвижения сил и средств, количество спасателей и спасательной техники, а также общего времени ликвидации возникшей ЧС. В конкретном случае, рассматриваемом в данной работе, для ликвидации ЧС должно быть привлечено 217 чел. (спасателей), а также 38 единиц техники с учетом маршрутов выдвижения соответствующих сил и средств.
Таким образом, в представленной работе была спланирована организация аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСНДР) на фармацевтическом предприятии в соответствии с наиболее опасным сценарием развития ЧС, связанным с негативным воздействием на окружающую среду. Предложенные мероприятия, основанные на проведенном анализе и расчетах сил и средств, необходимых для наиболее эффективной ликвидации последствий ЧС, направлены на снижение рисков для населения и территорий после разрушения газопровода котельной, вследствие взрыва топливно-воздушной смеси (ТВС).
© Кузнецов М.В., Инчина Ю.К., 2023
УДК 691.328.4
Муратов Е.А.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Костромская государственная сельскохозяйственная академия»,
п. Караваево, Костромская область
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛНОЙ ДИАГРАММЫ I - Е БЕТОНА ПРИ СЖАТИИ
Аннотация
В данной работе получены результаты экспериментального исследования полных диаграмм о - е бетона при работе на сжатии. Была дана оценка вариации формы и параметром описывающих диаграммы.
Ключевые слова
Нелинейная деформационная модель, исследования бетона, внецентренно сжатый железобетонный элемент, полные диаграммы бетона при сжатии, надёжность железобетонных конструкций,
вероятностный расчёт.
Muratov E.A.
Russian Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education
«Kostroma State Agricultural Academy» Karavaevo, Kostroma region
INVESTIGATION OF THE COMPLETE DIAGRAM I - Е OF CONCRETE UNDER COMPRESSION
Abstract
In this paper, the results of an experimental study of the complete diagrams о - е of concrete during compression are obtained. The variation of the shape and parameter of the describing diagrams was evaluated.
Keywords:
nonlinear deformation model, concrete studies, non-centrally compressed reinforced concrete element, complete diagrams of concrete under compression, reliability of reinforced concrete structures,
probabilistic calculation.
Введение
В настоящее время существуют рекомендации по расчету на прочность стандартных сечений железобетонных конструкций, которые должны выполняться с использованием нелинейной деформационной модели. Европейские нормы CEB-FIB Model Code for Concrete Structures 2010. edition 2013 содержат аналогичные требование и описания для проведения стандартных испытаний. Данный метод даёт возможность учитывать влияние на несущую способность элементов конструкций из бетона не только прочностных, но и деформационных характеристик этого материала. В действующих нормативных документах учитывают только изменчивость прочностных характеристик бетона. Как прочностные, так и деформационные характеристики исследуемого материала являются понятными величинами, но при этом в них всегда есть доля случайных событий. В схожих работах по данной тематике показано, что форма диаграммы о - е бетона при сжатии оказывает существенное влияние на прочность изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных элементов. На данном этапе развития науки можно понять, что изменчивость деформативных характеристик бетона в настоящее время не полностью исследована. По информации в существующих публикациях, коэффициент вариативности модуля упругости и предельных деформаций бетона могут достигать от 30% до 50%. Есть работы, в которых приведены данные об по данной тематике исследований, в которых объём данных недостаточен для получения точных значений деформационных характеристик бетона. Основополагающим в данном исследовании является изучение параметров формы диаграммы о - е бетона при сжатии и деформационных характеристик, поскольку в имеющихся работах данных вопрос раскрыт не полностью, поэтому данная работа является актуальной.
Цель исследования
Задача исследования раскрыть более полно, и получить достоверные сведения по изменчивости формы диаграммы о - е и деформационных характеристик при работе бетона на сжатии.
Материал и методы исследования
С целью проведения достоверных исследований были изготовлены двадцать одна бетонные призмы, двадцать для испытаний и одна тестовая для проверки состава бетона на требуемую прочность в 15 Мпа был тщательно подобран состав. Размеры призм стандартны 100х100х400 мм. После выдержки в нормальных условиях твердения в 28 суток, тестовые образцы были помещены в закрытое помещение комнатной температуры ±20°С и нормальной влажностью, где они хранились в течении трех месяцев до начала испытаний.
Изображенная на рисунке 1, исследовательская установка состоит из автоматизированного пресса ИП-1000А и экстензометра EPSILON 3542RA. Автоматическая система управления прессом позволяет нагружать образец с постоянной скоростью движения плиты, что позволяет получить полную диаграмму о - е бетона при его сжатии. Для предотвращения разрушения образцов при достижении максимальных значений напряжений, скорость движения плиты пресса была установлена на уровне 5 мкм/сек.
Рисунок 1 - Экспериментальная установка (тестовый образец после испытаний)
Результаты исследования и их обсуждение
В заключении испытаний каждого образца были составлены диаграммы о - е бетона при сжатии, которые приведены на рисунке 2. В результате проведенных экспериментов были получены диаграммы о - е бетона для каждого образца при сжатии. Их представление показано на рисунке 2. Для каждого образца в таблице 1 приведены значения предельных деформаций бетона, максимальных напряжений и модуля упругости. Деформации еЬ2 были определены на обратной ветви диаграммы при уровне 0,8 от максимальных напряжений. Модуль упругости был вычислен на основе диаграммы о - е, и равен 0,3 от максимального значения. Таблица 1 также содержит средние значения и коэффициенты вариации для каждой измеряемой величины. Для сравнения, в таблице 2 приведены средние значения и коэффициенты вариации прочностных и деформационных характеристик без учета результатов тестового образца.
40
35 30 25
а, МПа 20
15 10 5 0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
С, %.
Рисунок 2 - Полные диаграммы о - е бетона при сжатии (черные до ЦЗО, синие после ЦЗО)
Для выяснения связи между прочностными и деформационными свойствами бетона были рассчитаны линейные коэффициенты корреляции, которые выведены в таблице 3.
Таблица 1
Прочностные и деформационные характеристики испытанных образцов
До ЦЗО
Omax, МПа E, ГПа £Ь0, %о
29,12 1,78 29,67
22,76 1,56 29,64
27,04 1,60 28,71
27,26 1,49 28,95
26,40 1,85 27,07
36,20 2,48 24,78
22,76 2,39 19,59
32,73 2,28 22,95
27,50 1,77 29,72
27,97 1,91 26,79
После ЦЗО
Omax, МПа E, ГПа £Ь0, %о
25,07 1,83 22,32
22,81 1,74 21,81
27,75 1,87 22,35
25,98 1,97 22,62
25,93 1,73 20,29
24,65 1,52 23,34
28,75 1,76 24,62
23,58 1,57 22,59
29,43 1,77 25,01
30,01 2,12 21,58
31,06 1,89 22,38
26,82 1,80 22,63
Таблица 2
Статистические показатели прочностных и деформационных характеристик
испытанных бетонных образцов
До ЦЗО Omax, МПа E, ГПа £Ь0, %о
Среднее 28,0 1,9 26,8
К-т вариации 15,5% 19,6% 13,5%
После ЦЗО Omax, МПа E, ГПа £Ь0, %о
Среднее 26,82 1,80 22,63
К-т вариации 10,2% 9,4% 5,9%
Таблица 3
Корреляция прочностных и деформационных характеристик бетона испытанных образцов
Корреляция до ЦЗО Omax E £Ь0
®тах 1 -0,11 0,49
Е -0,11 1 -0,86
£ьо 0,49 -0,86 1
Корреляция после ЦЗО Omax E £Ь0
®тах 1 0,27 0,59
Е 0,27 1 -0,23
£ьо 0,59 -0,23 1
Проведенные экспериментальные исследования свидетельствуют о изменчивости формы диаграммы о - е бетона при сжатии. Даже для образцов с одинаковой прочностью значения модуля упругости и предельных деформаций различаются. Коэффициенты линейной корреляции указывают на взаимосвязь между прочностью и деформационными характеристиками. Особенно это проявляется в отношении прочности, модуля упругости и деформаций, соответствующих максимальным напряжениям. Следовательно, при вероятностных расчетах железобетонных конструкций необходимо учитывать, как взаимосвязь, так и статистическую изменчивость прочностных и деформационных характеристик бетона. Рекомендуется выбрать одну характеристику (прочность или модуль упругости) в качестве основной и использовать нормальное распределение для ее моделирования, а прочие характеристики формировать как комбинацию функциональной зависимости и случайной функции.
Выводы
1. Благодаря проведенным экспериментальным исследованиям удалось доказать, что форма диаграммы о - е бетона при сжатии имеет определенную изменчивость. Учет этой изменчивости позволит значительно повысить точность при выполнении вероятностных расчетов железобетонных конструкций.
2. При моделировании вероятностных расчетов бетонных характеристик следует учитывать явную взаимосвязь между значениями прочностных и деформационных показателей материала. Это позволит достоверно оценивать распределения данных характеристик и обеспечивать надежность расчетов.
Список использованной литературы:
1. Попов В.М., Плюснин М.Г. Влияние деформационных характеристик бетона на несущую способность изгибаемых железобетонных элементов // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 8. С.5-10.
2. Попов В.М., Плюснин М.Г. Влияние изменчивости характеристик бетона и арматуры на несущую способность изгибаемых железобетонных элементов // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 3 (50). С. 80-84.
3. Попов В.М., Плюснин М.Г. Влияние деформационных характеристик бетона на несущую способность внецентренно сжатых железобетонных элементов // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 3 (56). С. 83-88.
4. Махно А.С. «Надёжность изгибаемых железобетонных элементов по нормальным сечениям, усиленных бетоном и арматурой» диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Москва 2005г.
5. Пинус Б.И., Пинус Ж.Н., Хомякова И.В. Изменение конструктивных свойств бетонов при охлаждении и замораживании // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2 (97). С. 111-116.
6. Оценка изменчивости формы полной диаграммы о - е бетона при сжатии / М. Г. Плюснин, В. В. Бахчев, Е. В. Поддубная, А. В. Смирнов // Актуальные вопросы развития науки и технологий: сборник статей международной научной конференции молодых учёных, Караваево, 04 апреля 2019 года. - Караваево: Костромская ГСХА, 2019. - С. 206-210. - EDN HMBYXU.
© Муратов Е.А., 2023
