constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2021-95-3-15-26construction-373Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSМОДЕЛЬ КРИТЕРИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ И ПРОЧНОСТИ ПЛОСОКНАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ФИБРОБЕТОНА И ФИБРОЖЕЛЕЗОБЕТОНАCRACK RESISTANCE OF PRESTRESSED REINFORCED CONCRETE FRAME STRUCTURE SYSTEMS UNDER SPECIAL IMPACTКолчуновВиталий ИвановичKolchunovVitaliy Iv.asiorel@mail.ruКузнецоваКарина ЮрьевнаKuznetsovaKarina Yu.kerry.1998@list.ruФедоровСергей СергеевичFedorovSergey S.fedorovss@mgsu.ruФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»;ФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)South-West State University; National Research Moscow State University of Civil EngineeringФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)National Research Moscow State University of Civil Engineering202101072021031526Copyright © Колчунов В.И., Кузнецова К.Ю., Федоров С.С., 20212021Колчунов В.И., Кузнецова К.Ю., Федоров С.С.Kolchunov V.I., Kuznetsova K.Y., Fedorov S.S.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/373

Предложен вариант критерия трещиностойкости и критерия прочности плосконапряженных конструкций из высокопрочного фибробетона, фиброжелезобетона. Критерии построены на основе теории пластичности бетона и железобетона Г.А. Гениева. В общем виде условие трещиностойкости плосконапряженного фибробетонного элемента представлено в виде эллипса со скачками на координатных осях главных приведенных напряжений. Условие прочности фиброжелезобетонного элемента описывается сложной фигурой, учитывающей трещинообразование в элементе при плоском напряженном состоянии. Характерные точки на координатных осях вычислены по физико-механическим характеристикам прочности бетона, полученным в результате испытаний высокопрочного фибробетона на одноосное сжатие и одноосное растяжение с «растворенной» фиброй в теле бетона и арматурой, приведенной к бетону. Даны результаты сравнительного анализа критериев трещиностойкости и прочности высокопрочного бетона и высокопрочного фибробетона в зависимости от процентного содержания волокна в теле бетона и типа применяемой фибры. Предложенные аналитические зависимости могут быть использованы для анализа трещиностойкости и прочности плосконапряженных железобетонных балок-стенок, армированных фиброй, угловых зон пологих оболочек и других плосконапряженных конструкций из высокопрочного фибробетона и фиброжелезобетона.

A variant of the crack resistance criterion and the strength criterion of plane-stressed structures made of high-strength fiber-reinforced concrete, fiber-reinforced concrete is proposed. The criteria are based on the theory of plasticity of concrete and reinforced concrete G.A. Genieva. In general, the condition for crack resistance of a plane-stressed fiber-reinforced concrete element is presented in the form of an ellipse with jumps on the coordinate axes of the main reduced stresses. The strength condition of a fiber-reinforced concrete element is described by a complex figure that takes into account cracking in the element under a plane stress state. The characteristic points on the coordinate axes are calculated from the physical and mechanical characteristics of concrete strength, obtained as a result of testing high-strength fiber-reinforced concrete for uniaxial compression and uniaxial tension with “dissolved” fiber in the concrete body and reinforcement reduced to concrete. The results of a comparative analysis of the criteria for crack resistance and strength of high-strength concrete and high-strength fiber-reinforced concrete are given, depending on the percentage of fiber in the concrete body and the type of fiber used. The proposed analytical dependences can be used to analyze the crack resistance and strength of plane-stressed reinforced concrete beams-walls reinforced with fiber, corner zones of shallow shells and other plane-stressed structures made of high-strength fiber-reinforced concrete and fiber-reinforced concrete.

фибробетонфиброжелезобетонтрещиностойкостьплосконапряженные конструкциичисленным анализfiber-reinforced concretefiber-reinforced concretecrack resistanceplane-stressed structuresnumerical analysisReferencesКарпенко Н. И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М.: Стройиздат, 1976. 202 сКарпенко Н. И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М.: Стройиздат, 1976. 202 сТесля В.А. Анализ напряженно-деформированного состояния балок-стенок//Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2003. № 5 (36). С. 105-109Тесля В.А. Анализ напряженно-деформированного состояния балок-стенок//Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2003. № 5 (36). С. 105-109Narayanan R., Darwish I. Y. S. Fiber Concrete Deep Beams in Shear // ACI Structural Journal. V.85. No. 2. Mar.-Apr. 1988. Pp. 141-149Narayanan R., Darwish I. Y. S. Fiber Concrete Deep Beams in Shear // ACI Structural Journal. V.85. No. 2. Mar.-Apr. 1988. Pp. 141-149Smith K.N., Vantsiotis A.S. Shear Strength of Deep Beams // ACI Structural Journal. 1982. Vol.79. No.22. Pp. 201-213Smith K.N., Vantsiotis A.S. Shear Strength of Deep Beams // ACI Structural Journal. 1982. Vol.79. No.22. Pp. 201-213Yousef A.M., Agag Y.I.Y. Shear Behavior of High-Strength Fiber Reinforced Concrete Deep Beams.(Dept.C) // MEJ. Mansoura Engineering Journal. Article 3. Volume 26. Issue 2. Spring 2001. P. 28-42Yousef A.M., Agag Y.I.Y. Shear Behavior of High-Strength Fiber Reinforced Concrete Deep Beams.(Dept.C) // MEJ. Mansoura Engineering Journal. Article 3. Volume 26. Issue 2. Spring 2001. P. 28-42Карпенко Н.И., Каприелов С.С., Петров А.Н., Безгодов И.М., Моисеенко Г.А., Степанов М.В., Чилин И.А. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочных сталефибробетонов из самоуплотняющихся смесей // В сборнике: Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2017 году. Сборник научных трудов Российской академии архитектуры и строительных наук. Москва, 2018. С. 237-246Карпенко Н.И., Каприелов С.С., Петров А.Н., Безгодов И.М., Моисеенко Г.А., Степанов М.В., Чилин И.А. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочных сталефибробетонов из самоуплотняющихся смесей // В сборнике: Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2017 году. Сборник научных трудов Российской академии архитектуры и строительных наук. Москва, 2018. С. 237-246Карпенко Н.И., Травуш В.И., Каприелов С.С., Мишина А.В., Андрианов А.А., Безгодов И.М. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочного сталефибробетона// Academia. Архитектура и строительство. №1. 2013. 148 сКарпенко Н.И., Травуш В.И., Каприелов С.С., Мишина А.В., Андрианов А.А., Безгодов И.М. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочного сталефибробетона// Academia. Архитектура и строительство. №1. 2013. 148 сКарпенко Н.И., Карпенко С.Н., Петров А.Н. Совершенствование методов расчета плоскостных железобетонных конструкций с учетом действительных свойств высокопрочных бетонов // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2018. Т. 14. № 2. С. 78-89Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Петров А.Н. Совершенствование методов расчета плоскостных железобетонных конструкций с учетом действительных свойств высокопрочных бетонов // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2018. Т. 14. № 2. С. 78-89Dere Y., Koroglu M.A. Nonlinear FE modeling of reinforced concrete //International Journal of Structural and Civil Engineering Research. 2017. Т. 6. №. 1. С. 71-74Dere Y., Koroglu M.A. Nonlinear FE modeling of reinforced concrete //International Journal of Structural and Civil Engineering Research. 2017. Т. 6. №. 1. С. 71-74Kamonna H. H. H. Nonlinear analysis of steel fiber reinforced concrete deep beams by ANSYS // Kufa Journal of Engineering. 2010. Т. 2. №. 1Kamonna H. H. H. Nonlinear analysis of steel fiber reinforced concrete deep beams by ANSYS // Kufa Journal of Engineering. 2010. Т. 2. №. 1Каприелов С.С., Чилин И.А. Сверхвысокопрочный самоуплотняющийся фибробетон для монолитных конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 28-30Каприелов С.С., Чилин И.А. Сверхвысокопрочный самоуплотняющийся фибробетон для монолитных конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 28-30Степанов М.В., Моисеенко Г.А. Диаграммы деформирования мелкозернистого высокопрочного бетона и высокопрочного сталефибробетона при сжатии//Теория инженерных сооружений. Строительные конструкции. 2019. №3(83). С.11-21Степанов М.В., Моисеенко Г.А. Диаграммы деформирования мелкозернистого высокопрочного бетона и высокопрочного сталефибробетона при сжатии//Теория инженерных сооружений. Строительные конструкции. 2019. №3(83). С.11-21Хегай А.О., Кирилин Н.М., Хегай Т.С. Экспериментальные исследования деформативных свойств сталефибробетона повышенных классов // Вестник гражданских инженеров. 2020. №6 (83). С. 77-82Хегай А.О., Кирилин Н.М., Хегай Т.С. Экспериментальные исследования деформативных свойств сталефибробетона повышенных классов // Вестник гражданских инженеров. 2020. №6 (83). С. 77-82Antonie E. Naaman. Fiber Reinforced Cement and Concrete Composites. Sarasota, Techno Press 3000; 1st edition, 2018. 765 pAntonie E. Naaman. Fiber Reinforced Cement and Concrete Composites. Sarasota, Techno Press 3000; 1st edition, 2018. 765 pIqbal S., Ali A., Holschemacher K., Bier T.A. Effect of change in micro steel fiber content on properties of High strength Steel fiber reinforced Lightweight Self-Compacting Concrete (HSLSCC) // Procedia Eng., 122. 2015. Pp. 88-94Iqbal S., Ali A., Holschemacher K., Bier T.A. Effect of change in micro steel fiber content on properties of High strength Steel fiber reinforced Lightweight Self-Compacting Concrete (HSLSCC) // Procedia Eng., 122. 2015. Pp. 88-94Korsun V., Vatin N., Franchi A., Korsun A., Crespi P.,Mashtaler S. The Strength and Strain of High-Strength Concrete Elements with Confinementand Steel Fiber Reinforcement including the Conditions of the Effect of Elevated Temperatures. // International Scientific Conference Urban Civil Engineering and Municipal Facilities, SPbUCEME, 2015. ProcediaEngineering, 2015. No. 117. P. 975 - 984Korsun V., Vatin N., Franchi A., Korsun A., Crespi P.,Mashtaler S. The Strength and Strain of High-Strength Concrete Elements with Confinementand Steel Fiber Reinforcement including the Conditions of the Effect of Elevated Temperatures. // International Scientific Conference Urban Civil Engineering and Municipal Facilities, SPbUCEME, 2015. ProcediaEngineering, 2015. No. 117. P. 975 - 984Sivakumar V. et al. Experimental investigation on strength properties of hybrid fibre reinforced high strength concrete // Materials Today: Proceedings. 2021Sivakumar V. et al. Experimental investigation on strength properties of hybrid fibre reinforced high strength concrete // Materials Today: Proceedings. 2021Wafa A.L. Fibre Reinforced Cement Composites // Cement Based Materials. 2018. Pp. 31-48Wafa A.L. Fibre Reinforced Cement Composites // Cement Based Materials. 2018. Pp. 31-48Колчунов В.И., Колчунов Вл.И., Федорова Н.В. Деформационные модели железобетона при особых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2018. №8. С. 54-60Колчунов В.И., Колчунов Вл.И., Федорова Н.В. Деформационные модели железобетона при особых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2018. №8. С. 54-60Колчунов Вл.И., Федоров В.С. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 8. С. 16-23. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.16-23Колчунов Вл.И., Федоров В.С. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 8. С. 16-23. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.16-23Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 сГениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 сКолчунов Вл.И., Заздравных Э.И. Расчетная модель «нагельного эффекта» // Известия вузов. Строительство. 1996. Nо 10. С. 18-25Колчунов Вл.И., Заздравных Э.И. Расчетная модель «нагельного эффекта» // Известия вузов. Строительство. 1996. Nо 10. С. 18-25Шапиро Г.И., Шапиро А.Г. Расчет прочности платформенных стыков панельных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 1. С. 55-57Шапиро Г.И., Шапиро А.Г. Расчет прочности платформенных стыков панельных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 1. С. 55-57Байков В.Н., Сигалов Э. Е. "Железобетонные конструкции. Общий курс." Учебник для вузов. -5-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1991. 767 сБайков В.Н., Сигалов Э. Е. "Железобетонные конструкции. Общий курс." Учебник для вузов. -5-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1991. 767 сДворкин Л.И., Житковский В.В., Степасюк Ю.А., Ковальчук Т.В. Проектирование составов фибробетона с использованием экспериментально-статистических моделей // Технологии бетонов. 2016. № 11-12 (124-125). С. 29-35Дворкин Л.И., Житковский В.В., Степасюк Ю.А., Ковальчук Т.В. Проектирование составов фибробетона с использованием экспериментально-статистических моделей // Технологии бетонов. 2016. № 11-12 (124-125). С. 29-35

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