Схема образования конуса сжатия

По мере увеличения нагрузки в балке появляется трещина по вертикали точки Ь\ положительный момент в этом случае в дальнейшем возрастает лишь медленно; отрицательный же момент, наоборот, увеличивается быстрее, чем нагрузка. Равенство абсолютных величин моментов получается в том случае, когда Р приблизительно равняется усилию предварительного напряжения F\ тогда абсолютная величина момента равна 0,05 Р/, т. е. почти половине среднего значения абсолютных величин положительного и отрицательного моментов в упругой стадии:

Максимум получается на расстоянии, равном 2,6 / от точки 6, т. е. в 1,6 раза больше первоначального расстояния — . Предположим, что можно перенести эти результаты на случай плиты. Длина I превратится в характеристический радиус р, а именно р =0,85 м.

Эта величина больше приближается к опытным предельным нагрузкам трещинообразования, чем к нагрузкам, вычисленным выше.

Тем не менее, вышеизложенное является всего лишь разъяснением принципиального порядка, так как эта аналогия -не может быть строго обоснована.

Другим очень важным явлением, так же как и в случае плит, исследованных в главе XI, следует считать процесс возникновения распора. Является достоверным (по тем же причинам, как и для вышеуказанных плит), что как только трещины начинают раскрываться, образуется несущий усеченный конус сжатия.

Образующие этой поверхности вращения являются непременно кривыми вследствие реакций, оказываемых грунтом. Трещины отрицательного знака должны появиться в пределах круга, где момент является максимальным, следовательно там, где срезывающие усилия равны нулю; поэтому образующие конуса должны иметь горизонтальную касательную к окружности радиуса г\ (в точке Ь). Они имеют определенный наклон а по отношению к верхнему основанию (точка а). Если бы меридиональные сечения были ограничены параболами, то уклон в точке а (tga) был бы равен двойному среднему уклону линии ab. Если считать за точки пересечения точки а и Ь и если обозначить через расстояние по вертикали между этими точками пересечения, то средняя величина уклона будет равна.

Однако меридиональные линии не являются безусловно параболами и имеют уклон значительно более крутой. В действительности же необходимо, чтобы продолжение направлений касательных в точках а и 6 пересекались на равнодействующей реакций, создаваемых грунтом (при более точном способе — на цилиндре, образуемом этими равнодействующими). Следовательно, из XII.23 можно определить величину этих реакций. Если допустить, что реакции пропорциональны деформациям, то можно найти, что их равнодействующая проходит приблизительно на расстоянии 1 м от центра нагрузки, т. е. на 50 см от точки а. В действительности коэффициент пропорциональности &, как об этом было сказано, безусловно больше в центре, чем по краям; вполне вероятно, что точка пересечения лежит на расстоянии от точки а .порядка 40 см.

Этот расчет, очевидно, нуждается в подтверждении и должен рассматриваться только как рассуждения приближенного порядка. Распор возникает несомненно, однако его величина зависит от степени надежности горизонтальной опоры, созданной плитой снаружи круга радиуса гх. Сопротивление в горизонтальном направлении этой опоры обусловливается пределом прочности на растяжение плиты вне круга радиуса и сопротивлением трения. Соответственные радиальные деформации могут быть значительными, и они создают в конечном счете состояние равновесия, которое снижает величину распора по сравнению с вышеприведенными. Понятно, что подобный распор, даже уменьшенный, может заметно увеличить разрушающие моменты. Так следует истолковывать полученные результаты.

Следовательно, это явление соответствует увеличению усилия предварительного напряжения с 64 г до 320 т, т. е. равносильно пятикратному возрастанию его.

В этом, по нашему мнению, состоит объяснение многочисленных полученных из опыта величин несущей способности плиты.

Вполне возможно, что эти силы распора препятствуют раскрытию трещин на нижней поверхности плиты и что эти трещины, наличие которых необходимо, чтобы имел место эффект действия несущего усеченного конуса, прекратили дальнейшее развитие с момента их возникновения.