Модуль упругости при разрыве – это показатель прочности на растяжение бетонных балок или плит. Прочность при изгибе определяет величину напряжения и силы, которую может выдержать неармированная бетонная плита, балка или другая конструкция таким образом, чтобы противостоять любым разрушениям при изгибе. Модуль упругости также известен как прочность на изгиб, прочность на изгиб или прочность на излом.
Напряжение при изгибе в нагруженной балке.
- 1. Для прямоугольного образца под нагрузкой при трехточечном изгибе
- 2. Для прямоугольного образца под нагрузкой при четырехточечном изгибе, где пролет нагрузки составляет одну треть от пролета опоры.
- 3. Для установки четырехточечного изгиба, если пролет нагрузки составляет 1/2 от пролета опоры
- 4. Если пролет нагрузки не составляет ни 1/3, ни 1/2 пролета опоры для установки изгиба 4.
Стандартные методы испытаний для определения модуля разрыва балки
Чтобы проверить прочность бетонной балки на изгиб, длина ее пролета должна быть как минимум в три раза больше глубины. Прочность на изгиб выражается как модуль разрыва (MR) в фунтах на квадратный дюйм (МПа). Существует два стандартных метода испытания для определения прочности бетонной балки на изгиб,
1. Испытание на нагрузку в центральной точке (согласно ASTM C 293).
При этом методе испытания вся нагрузка прикладывается в центре длины пролета балки. Здесь прочность на изгиб или модуль разрыва выше, чем модуль разрыва при испытании нагружением в третьей точке. Максимальное напряжение присутствует только в центре балки.
Испытание на нагружение в центральной точке
2. Испытание на нагружение в третьей точке (согласно ASTM C 78)
При этом методе испытания половина нагрузки прикладывается на каждой трети длины пролета балки. Здесь прочность на изгиб или модуль разрыва ниже, чем модуль разрыва, полученный при испытании на нагрузку в центральной точке. В этом испытании максимальное напряжение приходится на центральную треть балки.
Испытание на нагружение в третьей точке
Модуль упругости при изгибе составляет от 10% до 20% от прочности на сжатие в зависимости от типа, размера и объема крупного заполнителя, используемого в бетонной балке. Однако наилучшее соотношение для конкретных материалов получается при лабораторных испытаниях для данных материалов и при проектировании смеси. Модуль упругости разрыва, определенный по нагрузке в третьей точке, ниже модуля упругости разрыва, определенного по нагрузке в центральной точке, иногда на целых 15%.
Расчет модуля упругости при разрыве
Формула для определения модуля разрыва отличается для разных типов нагружения,
1. Для прямоугольного образца под нагрузкой при трехточечном изгибе
Уравнение 1:
- F – нагрузка (сила) в месте разрушения (Н)
- L – длина опорного пролета
- b – ширина
- d – толщина
2. Для прямоугольного образца под нагрузкой при четырехточечном изгибе, где пролет нагрузки составляет одну треть от пролета опоры
Уравнение 2:
3. Для четырехточечного изгиба, если пролет нагрузки составляет 1/2 от пролета опоры
Уравнение 3:
4. Если пролет нагрузки не составляет ни 1/3, ни 1/2 пролета опоры для 4-х п. изгиба
Уравнение 4:
Разница между прочностью на разрыв и прочностью на растяжение
В любом объекте всегда существует вероятность наличия локальных дефектов. Когда объект подвергается растягивающему напряжению, он имеет тенденцию “расширяться”. Все волокна или области объекта испытывают одинаковое усилие. Любые слабые участки в этом случае могут сдаться и подвергнуться деформации.
Разница между прочностью на разрыв и прочностью на растяжение
С другой стороны, напряжение при изгибе оказывает на объект как растягивающее, так и сжимающее усилие. Это приводит к неравномерному распределению сил между волокнами объекта. Крайние волокна, т.е. волокна на поверхности объекта, испытывают максимальные усилия. Поэтому они наиболее уязвимы к разрушению или разрыву.
Важность модуля упругости при разрыве
Расчет модуля упругости при разрыве считается важнейшим в структурной механике,
- Испытание бетона на изгиб, его значение, процедуры и применение.
- Армированный фибробетон – виды, свойства и преимущества армированного фибробетона.
- Передовые композиционные материалы (ACM).
- Гибридный фиброармированный бетон – преимущества и применение в строительстве.
- Модуль упругости бетона – определение и значение при проектировании.
- Определение модуля упругости бетона в соответствии с ASTM C469.
- Оценка прочности бетонных конструкций с помощью испытания физической нагрузкой.