Раскрытие трещин во внецентренно сжатых железобетонных элементах, испытывающих сжатие с кручением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведена методика расчета для определения параметров деформирования и ширины раскрытия трещин во внецентренно сжатых железобетонных элементах, испытывающих сжатие с кручением. Аналитические зависимости построены с использованием уравнений статики при совместном действии крутящего момента и с учетом деформационного эффекта Вл.И. Колчунова. Физическая сущность этого эффекта заключается в том, что при разрушении растянутого бетона и образовании трещины деформации берегов трещины при ее раскрытии сдерживаются реакцией арматурного стержня, а профиль трещины нелинейно искривляется. Это явление учитывается в расчетных зависимостях при определении относительных взаимных смещений бетона и арматуры на участке с двумя смежными трещинами. С использованием полученных аналитических зависимостей определяется ширина раскрытия трещин во внецентренно сжатом железобетонном элементе из легкого железобетона, испытывающего сжатие с кручением. Результаты расчета сопоставлены с данными, полученными при испытании конструкций с рассматриваемым напряженным состоянием и с результатами расчета по методикам российских и зарубежных норм. Показано, что предложенные расчетные зависимости удовлетворительно отражают количественные значения полученных экспериментальных значений ширины раскрытия трещин в элементах из легкого высокопрочного железобетона при рассматриваемом сложном напряженном состоянии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Амелина

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: margo.dremova@mail.ru

аспирант 

Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26

Вл. И. Колчунов

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН

Email: vlik52@mail.ru

д-р техн. наук 

Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26; 127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21

Н. В. Федорова

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН

Email: fedorovanv@mgsu.ru

д-р техн. наук 

Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26; 127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21

Список литературы

  1. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов Вл.И., Каприелов С.С., Демьянов А.И., Конорев А.В. Результаты экспериментальных исследований конструкций квадратного и коробчатого сечений из высокопрочного бетона при кручении с изгибом // Строительство и реконструкция. 2018. № 6 (80). С. 32–43. EDN: VQNSNS
  2. Родевич В.В., Арзамасцев С.А. К расчету железобетонных элементов на изгиб с кручением // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2015. № 9. С. 99–109. EDN: VJKAKJ
  3. Демьянов А.И., Сальников А.С., Колчунов Вл.И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при кручении с изгибом и анализ их результатов // Строительство и реконструкция. 2017. № 4 (72). С. 17–26. EDN: ZHHHHB
  4. Karpenko N.I., Karpenko S.N., Kolchunov Vl.I., Kolchunov V.I. Deformation of box-sectional structures during torsion with bending. Magazine of Civil Engineering. 2024. No. 17 (5). 12901. https://doi.org/10.34910/MCE.129.1
  5. Travush V.I., Kolchunov Vl.I., Bulkin S.A., Protchenko M.V. Deformation model and algorithm for calculation of reinforced concrete structures of round cross-section under torsion with bending. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. No. 18 (2), pp. 14–30. EDN: TAFTNB. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2022-18-2-14-30
  6. Ali A.H., Mohamed H.M., Chalioris C.E., Deifalla A. Evaluating the shear design equations of FRP-reinforced concrete beams without shear reinforcement. Engineering Structures. 2021. № 235. 112017. EDN: PSZOZY. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112017
  7. Ban H., Tan E.L., Uy B. Strength of multi-span composite beams subjected to combined flexure and torsion. Journal of Constructional Steel Research. 2015. No. 113, pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2015.05.023
  8. Mostofinejad D., Talaeitaba S.B. Nonlinear modeling of RC beams subjected to torsion using the smeared crack model. Procedia Engineering. 2011. No. 14, pp. 1447–1454. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.182
  9. Kalkan I., Kartal S. Torsional rigidities of reinforced concrete beams subjected to elastic lateral torsional buckling. International Journal of Civil and Environmental Engineering. 2017. No. 11 (7), pp. 969–972.
  10. Arzamastsev S.A., Rodevich V.V. By the calculation of reinforced concrete elements under bend with torsion. Proceedings of higher educational institutions. Construction. 2015. No. 9, pp. 99–109. EDN: VJKAKJ
  11. Gunasekaran K., Ramasubramani R., Annadurai R., Prakash Chandar S. Study on reinforced lightweight coconut shell concrete beam behavior under torsion. Materials and Design. 2014. No. 57, pp. 374–382. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.12.058
  12. Rahal K.N. A unified approach to shear and torsion in reinforced concrete. Structural Engineering and Mechanics. 2021. No. 77 (5), pp. 691–703. EDN: QPNRVL. https://doi.org/10.12989/sem.2021.77.5.691
  13. Bernardo L.F.A., Andrade J.M.A. A unified softened truss model for RC and PC beams under torsion. Journal of Building Engineering. 2020. No. 32. 101467. EDN: NGNIAA. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101467
  14. Bernardo L.F.A., Andrade J.M.A., Nunes N.C.G. Generalized softened variable angle truss-model for reinforced concrete beams under torsion. Materials and Structures. 2015. No. 48 (7), pp. 2169–2193. EDN: IATIYK. https://doi.org/10.1617/s11527-014-0301-z
  15. Jafari F., Akbari J. Reliability-based design of reinforced concrete beams for simultaneous bending, shear, and torsion loadings. Frattura ed Integrita Strutturale. 2020. No. 14 (51), pp. 136–150. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.51.11
  16. Колчунов В.И., Пимочкин В.Н. Методика экспериментальных исследований сопротивления растянутого бетона между трещинами в железобетонных конструкциях для уточнения параметра // Известия Орловского государственного технического университета. Сер.: Строительство и транспорт. 2007. № 2–14. С. 56–60. EDN: KZHKON
  17. Колчунов В.И., Федоров С.С. Проблема нормирования параметров предельных состояний второй группы для конструкций из высокопрочного железобетона. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2024. № 20 (3). С. 145–158. EDN: VBOQHX. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2024-20-3-145-158
  18. Колчунов Вл.И., Никулин А.И., Обернихин Д.В. Ширина раскрытия трещин железобетонных конструкций трапециевидного поперечного сечения с учетом новых эффектов сопротивления // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 10. С. 64–73. EDN: YMVPJZ. https://doi.org/10.12737/article_5bd95a75010906.70019486
  19. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов Вл.И., Каприелов С.С., Демьянов А.И., Конорев А.В. Основные результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций из высокопрочного бетона В100 круглого и кольцевого сечений при кручении с изгибом // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. № 1. С. 51–61. EDN: YZIQCD. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-1-51-61
  20. Колчунов Вл.И. Обобщенные гипотезы депланации линейных и угловых деформаций в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением // Научный журнал строительства и архитектуры. 2023. № 1 (69). С. 9–26. EDN: UEDCTP. https://doi.org/10.36622/VSTU.2023.69.1.001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Расчетная схема железобетонного внецентренно сжатого и испытывающего кручение элемента: а – схема усилий в пространственном сечении; b – схема пространственной трещины; c – эквивалентное коробчатое сечение; d – поперечное сечение для определения сдвигавших усилий в стенке коробчатого элемента от крутящего момента

Скачать (153KB)
3. Рис. 2. Характерные эпюры деформаций в наклонных арматурных стержнях по модели [15, 16]: а – для распределенных трещин; b – для единичной трещины

Скачать (155KB)
4. Рис. 3. Характерные (характерные точки Т1, Т2 ,Т3 … Т7) опытные эпюры напряжений в продольных и наклонных арматурных стержнях и бетоне на участках между смежными трещинами (а) и эпюры напряжений в контактной зоне арматурного стержня для определения относительных деформаций у берегов трещины (b)

Скачать (154KB)
5. Рис. 4. Конструкция опытного образца элемента из легкого высокопрочного железобетона: а – опалубка; b – схема армирования; c – общий вид испытательной установки

Скачать (93KB)
6. Рис. 5. Опытная (а) картина трещин и общий вид разрушения (b) для образца 1К-1

Скачать (100KB)

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025