Mechanical damage and crack growth in concrete: Plastic collapse to brittle fracture

پس از جلدهای III و IV که به مکانیک شکست بتن با تأکید بر آزمایش مواد و کاربرد ساختاری به طور کلی پرداخته بودند، احساس شد که اندازه نمونه و اثرات سرعت بارگذاری برای بتن نیاز به توجه بیشتری دارد. تنها معیاری که تا کنون با موفقیت داده های رشد ترک بسیار غیرخطی بتن را خطی کرده است، نظریه چگالی انرژی کرنش است. به طور خاص، منحنی‌های مقاومت رشد ترک که ضریب چگالی انرژی کرنش در مقابل رشد ترک شناخته شده به عنوان منحنی‌های SR را ترسیم می‌کنند، خطوط مستقیم هستند زیرا اندازه نمونه و مراحل یا نرخ بارگذاری تغییر می‌کنند. این امکان برون یابی داده ها را فراهم می کند و یک روش طراحی مفید را ارائه می دهد. این کتاب از این جهت منحصر به فرد است که به طور خاص به کاربرد نظریه چگالی انرژی کرنش برای اعضای سازه مهندسی عمران ساخته شده از بتن اختصاص داده شده است. رفتار نرم شدن کرنش بتن برای انواع اجزای مختلف از جمله تاثیر آرماتورهای فولادی به تفصیل تحلیل شده است. آسیب دائمی مواد برای هر بار افزایش بار با فراخوانی مکانیسم تخلیه الاستیک محاسبه می شود. این فرض در سازه های بتنی که در آن سختی موثر عمدتاً به نرخ رشد ترک و تاریخچه بار بستگی دارد توجیه می شود. داده‌های رشد ترک بر حسب منحنی‌های SR با تأکید بر مقیاس‌بندی اندازه نمونه ارائه می‌شوند که به تنهایی می‌تواند حالت شکست را از فروپاشی پلاستیک به شکستگی شکننده تغییر دهد. اثرات نرخ بارگذاری همچنین می‌تواند برای کنترل شکست با تسلیم شدن و شکستگی مقیاس شود.

Following Volumes III and IV that dealt with the fracture mechanics of concrete emphasizing both material testing and structural application in general, it was felt that specimen size and loading rate effects for concrete require further attention. The only criterion that has thus far successfully linearized the highly nonlinear crack growth data of concrete is the strain energy density theory. In particular, the crack growth resistance curves plotting the strain energy density factor versus crack growth known as the SR·curves are straight lines as specimen size and loading steps or rates are altered. This allows the extrapolation of data and provides a useful design methodology. This book is unique in that it is devoted specifically to the application of the strain energy density theory to civil engineering structural members made of concrete. Analyzed in detail is the strain softening behavior of concrete for a variety of different components including the influence of steel reinforcement. Permanent damage of the material is accounted for each increment of loading by invoking the mechanism of elastic unloading. This assumption is justified in concrete structures where the effective stiffness depends primarily on the crack growth rate and load history. Crack growth data are presented in terms of SR-curves with emphases placed on scaling specimen size which alone can change the mode of failure from plastic collapse to brittle fracture. Loading rate effects can also be scaled to control failure by yielding and fracture.