constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2026-125-3-60-70HWOXXOconstruction-1077Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙBUILDING AND STRUCTURE SAFETYЖивучесть сборно-монолитных железобетонных рам при особых воздействияхRobostness of precast monolithic concrete frames under special impactshttps://orcid.org/0000-0002-7169-2652КайдасП. А.KaydasP. A.

Кайдас Павел Анатольевич, аспирант кафедры железобетонных и каменных конструкций, старший преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства

Scopus ID: 58287300800

г. Москва

Pavel A. Kaydas, Postgraduate Student of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures, Senior Lecturer of the Department of Industrial and Civil Engineering

Scopus ID: 58287300800

Moscow

 

pavelkds@yandex.ruНациональный Исследовательский Московский Государственный Строительный УниверситетРоссияNational Research Moscow State University of Civil Engineering (NRU MSUCE)Russian Federation202619072026036070Copyright © Кайдас П.А., 20262026Кайдас П.А.Kaydas P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/1077

Рассматривается задача оценки живучести сборно-монолитных железобетонных рам и рамных каркасов зданий при особых аварийных воздействиях. Живучесть определяется как способность системы перераспределять нагрузку между несущими элементами после выключения из конструктивной системы одного из элементов без наступления ее геометрической изменяемости. Методика базируется на двухуровневой расчётной схеме: сначала рассматривается пространственная рама всего здания в целом, затем фрагмент каркаса в зоне возможного локального разрушения. Расчёт включает определение напряжённо-деформированного состояния при эксплуатационных нагрузках, оценку динамических догружений после удаления элемента и вычисление параметра живучести конструктивной системы. Используются трёхлинейные диаграммы деформирования «момент кривизна» и «сдвигающая сила угол сдвига», учитывающие образование нормальных и сдвиговых трещин, а также податливость шва между сборной и монолитной частями ригелей. Установлено, что до образования трещин сдвига между сборной и монолитной частями ригелей рам сечение ригеля работает как монолитное, а после образования трещин от сдвига как составная конструкция. Полученные результаты могут быть использованы при оценке живучести сборно-монолитных рамных и рамно-связевых железобетонных конструктивных систем при особых и аварийных воздействиях.

This paper examines the problem of assessing the survivability of precast-monolithic reinforced concrete frames and frame structures in buildings under special accident loads. Survivability is defined as the system’s ability to redistribute the load between load-bearing elements after the failure of one of the elements in the structural system without causing any change in its geometry. The methodology is based on a two-level calculation scheme: first, the spatial frame of the entire building is considered as a whole, then a section of the frame in the zone of possible local failure. The calculation involves determining the stress-strain state under service loads, assessing dynamic post-loadings following the removal of an element, and calculating the structural system’s resilience parameter. Three-line deformation diagrams—‘moment–curvature’ and ‘shear force–shear angle’—are used, taking into account the formation of flexural and shift cracks, as well as the ductility of the joint between the precast and monolithic layers of the beams. The influence of the spacing of transverse reinforcement in the bearing zone of the beam was investigated. It has been established that, prior to the formation of shift cracks between the precast and monolithic layers of the beams, the beam cross-section behaves as a monolithic structure; once shift crack have formed, it behaves as a composite structure.

сборно-монолитные конструкцииособые воздействиятрещинообразованиеперемещенияживучестьprecast-monolithic structuresspecial impactscrackingdisplacementssurvivabilityИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 24-49-10010, https://rscf,ru//project/24-49-10010/ReferencesКодыш, Э. Н. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения / Э. Н. Кодыш, Н. Н. Трекин, Д. А. Чесноков // Промышленное и гражданское строительство. – 2016. – № 6. – С. 8-13.Kodysh, E. N. Zashchita mnogoetazhnyh zdanij ot progressiruyushchego obrusheniya / E. N. Ko-dysh, N. N. Trekin, D. A. CHesnokov // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. – 2016. – № 6. – S. 8-13.Determination of the Criteria of Deformation in a Special Limiting State / N. N. Trekin, E. N. Kodysh, S. D. Shmakov [et al.] // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – Vol. 17, No. 1. – P. 108-116. – DOI 10.22337/2587-9618-2021-17-1-108-116.Determination of the Criteria of Deformation in a Special Limiting State / N. N. Trekin, E. N. Kodysh, S. D. Shmakov [et al.] // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – Vol. 17, No.1. – P. 108-116. – DOI 10.22337/2587-9618-2021-17-1-108-116.Mechanical safety of reinforced concrete structures at all stages of the life cycle / I. A. Terekhov, N. N. Trekin, E. N. Kodysh, S. D. Shmakov // E3S Web of Conferences : XXVI International Scientific Conference “Construction the Formation of Living Environment” (FORM-2023), Tashkent, 26–28 апреля 2023 года. Vol. 410. – EDP Sciences: EDP Sciences, 2023. – P. 02012. – DOI 10.1051/e3sconf/202341002012.Mechanical safety of reinforced concrete structures at all stages of the life cycle / I. A. Terekhov, N. N. Trekin, E. N. Kodysh, S. D. Shmakov // E3S Web of Conferences : XXVI International Scientific Conference “Construction the Formation of Living Environment” (FORM-2023), Tashkent, 26–28 апреля 2023 года. Vol. 410. – EDP Sciences: EDP Sciences, 2023. – P. 02012. – DOI 10.1051/e3sconf/202341002012.Колчунов, В. И. Экспозиция живучести в решении задачи защиты зданий от прогрессирующего обрушения / В. И. Колчунов, Н. В. Федорова, С. Ю. Савин // Сборник трудов, посвященных памяти академиков РААСН В.М. Бондаренко и Г.Л. Осипова : Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика РААСН В.М. Бондаренко и Материалы Международной научной конференции, посвященной памяти академика РААСН Г.Л. Осипова, Москва, 01–03 июля 2025 года. – Москва: Российская академия архитектуры и строительных наук, 2025. – С. 14-18.Kolchunov, V. I. Ekspoziciya zhivuchesti v reshenii zadachi zashchity zdanij ot progressiruyu-shchego obrusheniya / V. I. Kolchunov, N. V. Fedorova, S. YU. Savin // Sbornik trudov, posvyashchennyh pamya-ti akademikov RAASN V.M. Bondarenko i G.L. Osipova : Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 100-letiyu so dnya rozhdeniya akademika RAASN V.M. Bondaren-ko i Materialy Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii, posvyashchennoj pamyati akademika RAASN G.L. Osipova, Moskva, 01–03 iyulya 2025 goda. – Moskva: Rossijskaya akademiya arhitektury i stroitel'nyh nauk, 2025. – S. 14-18.Савин, С. Ю. Живучесть и техническое состояние железобетонных конструкций каркаса здания в результате особого воздействия / С. Ю. Савин // Строительство и реконструкция. – 2025. – № 4(120). – С. 91-102. – DOI 10.33979/2073-7416-2025-120-4-91-102.Suwin, S. YU. ZHivuchest' i tekhnicheskoe sostoyanie zhelezobetonnyh konstrukcij karkasa zda-niya v rezul'tate osobogo vozdejstviya / S. YU. Savin // Stroitel'stvo i rekonstrukciya. – 2025. – № 4(120). – S. 91-102. – DOI 10.33979/2073-7416-2025-120-4-91-102.V.I. Travush, N.V. Fedorova. Survivability Parameter Calculation for Framed Structural Systems // Russian journal of building construction and architecture. – 2017. – Vol. 33. – № 1. – P. 6–14.V.I. Travush, N.V. Fedorova. Survivability Parameter Calculation for Framed Structural Systems // Russian journal of building construction and architecture. – 2017. – Vol. 33. – № 1. – P. 6–14.Kabantsev, O.V. Deformation and Power characteristics Monolithic Reinforced Concrete Bearing Systems in the Mode of Progressive Collapse / O.V. Kabantsev, B. Mitrovic. // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 251. – P. 02047.O.V. Kabantsev, B. Mitrovic. Deformation and Power characteristics Monolithic Reinforced Concrete Bearing Systems in the Mode of Progressive Collapse // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 251. – P. 02047.N.V. Fedorova, N.T. Vu. Deformation Criteria for Reinforced Concrete Frames under Accidental Actions // Magazine of Civil Engineering. – 2022. – Вып. 1 (109). – № 10902.Fedorova, N.V. Deformation Criteria for Reinforced Concrete Frames under Accidental Actions / N.V. Fedorova, N.T. Vu. // Magazine of Civil Engineering. – 2022. – Вып. 1 (109). – № 10902.В.О. Алмазов, А.И. Плотников, Б.С. Расторгуев. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. – 2011. – № 2-1. – P. 16–20.Almazov, V.O. Problemy soprotivleniya zdanij progressiruyushchemu razrusheniyu / V.O. Almazov, A.I. Plotnikov, B.S. Rastorguev. // Vestnik MGSU. – 2011. – № 2-1. – P. 16–20.O.V. Kabantsev, M.G. Kovalev. Failure Mechanisms and Parameters of Elastoplastic Deformations of Anchorage in a Damaged Concrete Base under Seismic Loading // Buildings. – 2022. – Vol. 12, № 1.Kabantsev, O.V. Failure Mechanisms and Parameters of Elastoplastic Deformations of Anchorage in a Damaged Concrete Base under Seismic Loading / O.V. Kabantsev, M.G. Kovalev. // Buildings. – 2022. – Vol. 12, № 1.Alekseytsev, A.V. Mechanical safety of reinforced concrete frames under complex emergency actions // Magazine of Civil Engineering. - 2021. - Vol. 103. - № 10306.Alekseytsev, A.V. Mechanical safety of reinforced concrete frames under complex emergency actions // Magazine of Civil Engineering. - 2021. - Vol. 103. - № 10306.F. Kiakojouri, V. De Biagi, B. Chiaia, M. Sheidaii. Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects // Eng Struct. - 2020. - Vol. 206. - P. 110061.Kiakojouri, F. Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects / F. Kiakojouri, V. De Biagi, B. Chiaia, M. Sheidaii. // Eng Struct. - 2020. - Vol. 206. - P. 110061.O.A. Mohamed, M.S. Keshawarz. Modeling for Progressive Collapse Mitigation Using Nonlinear Static Analysis Procedures // Proceedings of the Ninth International Conference on Computational Structures Technology. 2009.O.A. Mohamed, M.S. Keshawarz. Modeling for Progressive Collapse Mitigation Using Nonlinear Static Analysis Procedures // Proceedings of the Ninth International Conference on Computational Structures Technology. 2009.Alanani, M. Progressive collapse assessment of precast prestressed reinforced concrete beams using applied element method / M. Alanani, M. Ehab, H. Salem. // Case Studies in Construction Materials. Elsevier Ltd., 2020. Vol.13. P. e00457.M. Alanani, M. Ehab, H. Salem. Progressive collapse assessment of precast prestressed reinforced concrete beams using applied element method // Case Studies in Construction Materials. Elsevier Ltd., 2020. Vol. 13. P. e00457.Bažant, Z.P. Mechanics of Progressive Collapse: Learning from World Trade Center and Building Demolitions / Z.P. Bažant, M. Verdure. // J Eng Mech. - 2007. - Vol. 133. - № 3. - P. 308–319.Z.P. Bažant, M. Verdure. Mechanics of Progressive Collapse: Learning from World Trade Center and Building Demolitions // J Eng Mech. - 2007. - Vol. 133. - № 3. - P. 308–319.J.M. Adam, M. Buitrago, E. Bertolesi, J. Sagaseta, J.J. Moragues. Dynamic performance of a real-scale reinforced concrete building test under a corner-column failure scenario // Eng Struct. 2020. Vol. 210. 110414.J.M. Adam, M. Buitrago, E. Bertolesi, J. Sagaseta, J.J. Moragues. Dynamic performance of a real-scale reinforced concrete building test under a corner-column failure scenario // Eng Struct. 2020. Vol. 210. 110414.С. Ю. Савин, Н. В. Федорова, С. Г. Емельянов. Анализ живучести сборно-монолитных каркасов многоэтажных зданийиз железобетонных панельно-рамных элементов при аварийных воздействиях, вызванных потерей устойчивости одной из колонн // Жилищное строительство. 2018. № 12. С. 3-7.S. Yu. Savin, N. V. Fedorova, S. G. Emel'yanov. Analiz zhivuchesti sborno-monolitnyh karkasov mnogoetazhnyh zdanijiz zhelezobetonnyh panel'no-ramnyh elementov pri avarijnyh vozdejstviyah, vyzvannyh poterej ustojchivosti odnoj iz kolonn // Zhilishchnoe stroitel'stvo. 2018. № 12. P. 3-7.А. Е. Белкин, И. Д. Бирюков. Определение сдвиговой жесткости заполнителя трехслойного стержня по известным значениям прогибов или частот собственных колебаний // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2025. № 2(779). С. 12-22.A. E. Belkin, I. D. Biryukov. Opredelenie sdvigovoj zhestkosti zapolnitelya trekhslojnogo sterzhnya po izvestnym znacheniyam progibov ili chastot sobstvennyh kolebanij // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Mashinostroenie. 2025. № 2(779). P. 12-22. – EDN ZJKAZI.Gangfeng Y, Youzhen F, Xueyu X. Seismic performance of various precast concrete beam-to-column joints: A review and test data-based investigation // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2026. Vol. 207. 110328.Gangfeng Y, Youzhen F, Xueyu X. Seismic performance of various precast concrete beam-to-column joints: A review and test data-based investigation // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2026. Vol. 207.110328.Jiongfeng Liang, Haitao Yao, Caisen Wang, Youzhen Fang, Li Xin. Experimental study on shear behavior of prefabricated partially encased concrete beam // Journal of Building Engineering. 2025. Vol. 116. 114670.Jiongfeng Liang, Haitao Yao, Caisen Wang, Youzhen Fang, Li Xin. Experimental study on shear behavior of prefabricated partially encased concrete beam // Journal of Building Engineering. 2025. Vol. 116. 114670.Shun-Tao Li, Wang-Xi Zhang, Yi-Bo Zhou, Xiang-Dong Cai, Yong-Qiang Liang, Wei-Jian Yi. Seismic behavior of precast concrete corner joints under bidirectional cyclic loading: Experimental and numerical study // Engineering Structures. 2026. Vol. 361. 122823.Shun-Tao Li, Wang-Xi Zhang, Yi-Bo Zhou, Xiang-Dong Cai, Yong-Qiang Liang, Wei-Jian Yi. Seismic behavior of precast concrete corner joints under bidirectional cyclic loading: Experimental and numerical study // Engineering Structures. 2026. Vol. 361. 122823.Колчунов В.И. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях / В.И.Колчунов, Н.В.Клюева, Н.Б.Андросова, А.С. Бухтиярова. – М.: АСВ, 2014.Kolchunov V.I. ZHivuchest' zdanij i sooruzhenij pri zaproektnyh vozdejstviyah / V.I.Kolchunov, N.V.Klyueva, N.B.Androsova, A.S. Buhtiyarova. – M.: ASV, 2014.Колчунов, В. И. Некоторые проблемы живучести железобетонных конструктивных систем при аварийных воздействиях / В. И. Колчунов, Н. В. Федорова // Вестник НИЦ Строительство. 2018. № 1(16). С. 115-119. – EDN YNSGER.Kolchunov, V. I. Nekotorye problemy zhivuchesti zhelezobetonnyh konstruktivnyh sistem pri avarijnyh vozdejstviyah / V. I. Kolchunov, N. V. Fedorova // Vestnik NIC Stroitel'stvo. 2018. № 1(16). S. 115-119. – EDN YNSGER.Kolchunov, V. I. et al. Progressive Collapse Behavior of a Precast Reinforced Concrete Frame System with Layered Beams // Buildings. 2024. Vol. 14(6), no. 1776.Kolchunov V. I. Progressive Collapse Behavior of a Precast Reinforced Concrete Frame System with Layered Beams / V. I. Kolchunov, N. V. Fedorova, S. Y. Savin, P. A. Kaydas // Buildings. – 2024. – Vol. 14, No. 6. – P. 1776. – DOI 10.3390/buildings14061776. – EDN YCLTNL.Kolchunov V. I. Progressive Collapse Behavior of a Precast Reinforced Concrete Frame System with Layered Beams / V. I. Kolchunov, N. V. Fedorova, S. Y. Savin, P. A. Kaydas // Buildings. – 2024. – Vol. 14, No. 6. – P. 1776. – DOI 10.3390/buildings14061776. – EDN YCLTNL.СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения / – М. : Стандартинформ, Россия. 2020. –124 С.SP 63.13330.2018. Betonnye i zhelezobetonnye konstrukcii. Osnovnye polozheniya / – M. : Standartinform, Rossiya. 2020. –124 S.Милейковский И. Е. Неординарный смешанный метод расчета рамных систем с элементами сплошного и составного сечения / И. Е. Милейковский, В. И. Колчунов // Изв. вузов. Строительство. – 1995. – №7–8. –С. 32–37.Milejkovskij I. E. Neordinarnyj smeshannyj metod rascheta ramnyh sistem s elementami sploshnogo i sostavnogo secheniya / I. E. Milejkovskij, V. I. Kolchunov // Izv. vuzov. Stroitel'stvo. – 1995. –№7–8. –S. 32–37.П. А. Кореньков, Н. В. Федорова, П. А. Кайдас. Методика экспериментального определения параметров живучести сборно-монолитного железобетонного каркаса // Строительство и реконструкция. 2022. № 5(103). С. 45-56.P. A. Koren'kov, N. V. Fedorova, P. A. Kajdas. Metodika eksperimental'nogo opredeleniya parametrov zhivuchesti sborno-monolitnogo zhelezobetonnogo karkasa // Stroitel'stvo i rekonstrukciya. 2022. № 5(103). S. 45-56.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.