Моделирование процесса деформирования и трещинообразования бетона в сложнонапряженных железобетонных элементах и установление инвариантов его разрушения

Экспериментально изучены закономерности нарушения сплошности и выявлен деформационный эффект и форма раскрытия берегов трещины в железобетонных элементах в зоне арматурного элемента при разных уровнях сложного напряженного состояния. Построена физическая модель деформированного состояния бетона сложнонапряженного железобетонного элемента в окрестности трещины, учитывающая лавинообразное развитие деформаций в окрестности трещины и сдерживающий деформационный эффект армирующего элемента. Предложена расчетная схема для раскрытия статической неопределимости задачи определения напряженно-деформированного состояния составных внецентренно сжатых железобетонных конструкций после нарушения их сплошности и расчетная методика определения кривизны и прогибов составных внецентренно сжатых железобетонных конструкций. Рассмотрена специфика построения двухконсольного элемента в зонах, прилегающих к трещинам применительно к составным внецентренно сжатым железобетонным конструкциям, и предложена расчетная схема для раскрытия статической неопределимости ДКЭ с учетом эффекта нарушения сплошности бетона. В качестве основы решаемых задач приняты экспериментально-теоретические методы, позволяющие выявлять деформационный эффект, возникающий в сложнонапряженном двухкомпонентном армированном железобетонном элементе после внезапного хрупкого нарушения сплошности бетона. Исследование процесса нарушения сплошности в двухкомпонентном материале в окрестности трещины позволило определить основные константы механики разрушения бетона и железобетона с учетом специфики деформирования и разрушения этих материалов. Поскольку такая константа механики разрушения однородного материала как коэффициент интенсивности напряжений для бетона теряет физический смысл, то установлены новые константы, связанные с удельной поверхностью трещин. Предложенная физическая модель трещинообразования учитывает не только лавинообразное развитие деформаций в окрестности трещины, но и сдерживающий эффект армирующего элемента, в котором при нарушении сплошности двухкомпонентного материала возникают реактивные усилия. Используемый подход позволил оценить сопротивление растянутого бетона между трещинами и, как следствие, уточнить физические основы теории деформирования железобетона.