А существует ли продавливание в плитах ?

         Просили ? получите !
         Одна из основных проблем современности , это адекватная оценка действительности и окружающего нас мира. За более чем 40 лет окружающие нас нормативы настолько устарели, что хотелось обратить на одну из проблем которая уже смотрится не здорово.
          Последнее время 99% специалистов начинают слишком "прямо" толковать нормы. До сегодняшнего времени почти все воспринимают слишком близко к сердцу толкование СП 63.1330.2012 в рамках расчета на продавливание, а особо одаренные даже воспринимают данный документ как источник чистых знаний.


         Напомню предысторию расчетов на продавливание. Когда-то очень давно , в одном из Азиатских городов сложился торговый центр, перекрытия потеряли свою несущую способность в узлах стыковки с колоннами, и как блины начали складываться, спрессовывая все живое на своем пути, это была одна из самых жутких техногенных катастроф в истории. Собравшись вместе , инженеры решили что всему виной якобы некий эффект продавливания в узле стыковки плитной части и колонны. ВОзможно это миф но тем не менее, большинство зданий в СНГ стоят не удовлетворяющие расчету на продавливание и согласно современных норм (с 2012 года) они не относятся к аварийным зданиям.
         Однако в СНиП 1984 года в условии на продавливание учитывали только бетонное сечение в расчеты плит на продавливание, однако все понимали , что это не правильно, нужно учитывать и армирование. Теперь давайте задумаемся каким образом можно учесть армирование ? привальный ответ - АХЗ, невозможно узнать как учесть армирование, необходимо провести огромное количество испытаний , определить необходимые константы и переменные, их вариацию. Но ученые пошли иным путем, взяли за аналог гипотезу 100 летней давности, о развитии трещин в бетоне под 30 градусами и решили вывести формулы не исходя из испытаний, а исходя из инженерных методов расчета людей, которые их вывели во времена отсутствия даже калькуляторов, когда исход не всех войн определяло огнестрельное оружие, а луки и стрелы и даже камни.
           Я уже как-то поднимал проблемы современных методов расчета, и сделаю это еще раз.
           Итак, давайте приступим, в качестве математической среды возьмем программу ANSYS.
Многие еще проводят испытания математические на моделях William-Warnke (SOLID65), но я на обычных балках получил более чем двух кратное отличие от реальных испытаний и решил что все же эта модель не подходит для более менее серьезных расчетов. И вот уже в этой статье рассматривал иную модель бетона Druker-Prager, но и она не идеальна. И вот сегодня я решил взять модель Menetrey-William, угол дилатансии для бетона взял исходя из формулы данной теории :

         Получил угол от 10 до 35 градусов для бетона В30. В математическом моделировании я взял угол 35 градусов, так как я лично счел это более подходящим значением исходя из опытных данных (источник указан выше).
         В качестве эталона расчета взял обычную балочку 600х300 шести метровую с тремя стержнями 20 арматуры. В АРБАТ загрузил не симметричной нагрузкой в 15 тонн и получил вот такие коэффициенты использования:

           Наша балка немного потрещала выше норм, но это нормально, мы не рассматриваем в данном случае долговечность арматуры, мы хотим ее поломать, исходя из ГОСТ 8829-94, разрушающей нагрузкой в данном случае будет почти двукратная нагрузка в 30 тонн. Давайте посмотрим что нам покажет модель бетона  Menetrey-William и арматура с билинейным упрочнением (BISO).

Напряжение в арматуре:

Арматура ушла за предел текучести, начинается процесс разрушения.

Напряжения в бетоне:

           Уже можно примерно понять где развивается трещина и как происходит разрушение конструкции, давайте взглянем на пластические деформации, которые снимут все вопросы:

Пластические деформации в бетоне:

          Видно, что у нас вместе приложенной нагрузки в 30 Тонн, исчерпана расчетное сопротивление и бетон начинает разрушатся в растянутой зоне, после этого разрушение дошло и до сжатой зоны, на следующих этапах задача плохо сходится так как процессы по своей сути деструктивные и без роста нагрузки.
          После получения вполне отличных результатов на эталонной балке, давайте перейдем с сегодняшнему вопросу, а существует ли продавливание ? Возьмем плиту толщиной 160 мм и нагрузим ее нагрузкой при которой она не будет проходить на продавливание ровно в 2 раза и обопрем ее на естественное основание. И теперь кому еще интересно чем же все закончилось , смотрим фильм !:

 
         После внимательного изучение данного ролика, хотелось бы подтвердить математическое моделирование уже реальными испытаниями, но не по данному примеру, а в общем.
         По моему мнению изучать в современности сложные вопросы опираясь на некие подходы столетней давности бесперспективно. Трещины в бетоне развиваются не строго под углом в 30 градусов, а в ряде случаев их распространение меняется в зависимости от направления и характера армирования конструкции.
         По моим наблюдением армирование необходимо и может учитываться при относительно больших  усилиях, не 60 тонн как в примере , а 300 и выше. Так же необходимо выделить отдельно случай касающийся продавливания фундаментной плиты.