Арленинов Петр Дмитриевич, Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», кандидат технических наук, заместитель заведующего лаборатории Механики железобетона; ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций (ЖБК)
г. Москва
Arleninov Petr D., A.A. Gvozdev Reinforced Concrete Research and Technological Institute (NIIZHB), JSC "RIC "Construction", PhD in Engineering, Deputy Head of the Reinforced Concrete Mechanics Laboratory; State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Associate Professor, Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures
Moscow
В статье представлены результаты комплексного экспериментального исследования влияния различных типов армирования на деформации ползучести сжатых железобетонных элементов. Актуальность работы обусловлена отсутствием в действующих нормативных документах (СП 63.13330.2018) методик учета стесняющего эффекта арматуры на ползучесть бетона, что может приводить к существенному завышению расчетных деформаций и неадекватной оценке жесткости конструкций при длительном нагружении. Была изготовлена и испытана серия из 62 образцов шести типов: контрольные бетонные призмы, призмы со стержневой арматурой, сталежелезобетонные призмы с внешним листовым армированием в трех вариантах исполнения, отличающихся длиной стад – болтов и наличием поперечных стяжек, а также сталежелезобетонные образцы стенки. Проводились как кратковременные испытания до разрушения, так и длительные испытания при двух уровнях напряжений (0.3 и 0.5 от разрушающей нагрузки) в условиях одноосного и двухосного сжатия. Зафиксировано, что при одинаковом проценте армирования деформации ползучести образцов со стержневой арматурой в среднем на 20% превышают деформации образцов с внешним листовым армированием при уровне напряжений 0.3. При повышении уровня напряжений до 0.5 эта разница увеличивается до 25%. При двухосном сжатии образцов стенок продольные деформации ползучести снизились на 25% по сравнению с режимом одноосного сжатия, демонстрируя дополнительный резерв деформативности конструкций, работающих в замкнутых контурах. Полученные данные свидетельствуют, что игнорирование стесняющего эффекта арматуры в нормах может приводить к завышению коэффициентов ползучести для железобетонных элементов в 1.5–2 раза, а для сталежелезобетонных конструкций в условиях двухосного сжатия — до 3 раз. В работе обоснована необходимость дифференцированного подхода к учету влияния армирования в зависимости не только от его процента, но и от типа (стержневое, листовое), диаметра стержней и НДС элемента. Предложены направления для совершенствования нормативной базы.
The relevance of this work stems from the absence, in current regulatory documents (SP 63.13330.2018), of methods for accounting for the restraining effect of reinforcement on concrete creep. This omission can lead to a significant overestimation of design deformations and an inadequate assessment of structural stiffness under long-term loading.
A series of 62 specimens of six types was manufactured and tested: control concrete prisms, prisms with internal bar reinforcement, and steel-concrete prisms with external steel plate reinforcement. The latter were produced in three configurations, differing in the length of the tie rods and the presence of transverse ties, as well as steel-concrete web-type specimens. The testing program included both short-term tests until failure and long-term tests under two stress levels (0.3 and 0.5 of the ultimate load) under uniaxial and biaxial compression. It was recorded that, for the same reinforcement ratio, the creep deformations of specimens with internal bar reinforcement were, on average, 20% higher than those of specimens with external plate reinforcement at a stress level of 0.3. When the stress level was increased to 0.5, this difference grew to 25%. Under biaxial compression of the web-type specimens, longitudinal creep strains decreased by 25% compared to the uniaxial compression regime, demonstrating an additional reserve in the deformability of structures operating within closed contours. The obtained data indicate that neglecting the restraining effect of reinforcement in design codes can lead to an overestimation of creep coefficients by a factor of 1.5 to 2 for reinforced concrete elements, and by up to a factor of 3 for steelconcrete composite structures under biaxial compression. The study substantiates the necessity of a differentiated approach to accounting for the influence of reinforcement, depending not only on its ratio but also on its type (bar vs. plate), bar diameter, and the stress-strain state of the element. Directions for improving the current regulatory framework are proposed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.