constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2022-99-1-18-28construction-439Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSДеформирование и разрушение железобетонных рам с ригелями, армированными наклонными стержнями, при особых воздействияхMethods of experimental and numerical studies of reinforced concrete frames of multi-storey buildings under special influencesКолчуновВ. И.KolchunovV. I.

Колчунов Виталий Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций; главный научный сотрудник; заведующий кафедрой уникальных зданий и сооружений

г. Москва

г. Курск

Kolchunov Vitaly I. - doctor of Technical Sciences, professor of the department of reinforced concrete and stone structures; chief researcher; head of the department of Unique Buildings and Structures

Moscow

asiorel@mail.ruБушоваО. Б.BushovaO. B.

Бушова Олеся Борисовна - аспирант кафедры железобетонных и каменных конструкций НИУ МГСУ

г. Москва

Bushova Olesya B. - postgraduate student of the department of Reinforced Concrete and Stone Structures, NRU MSUCE

Moscow

bushova96@mail.ruКореньковП. А.KorenkovP. A.

Кореньков Павел Анатолиевич - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкций; старший научный сотрудник

г. Москва

г. Симферополь

Korenkov Pavel An. - candidate of technical science, docent, associate professor of the building structures; senior researcher

Moscow

Simferopol

kpa_gbk@mail.ruФГБУ "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук"; ФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ); ФГБОУ ВО "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)Research Institute of Construction Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences; Moscow State University of Civil Enginieerig; South-West State UniversityФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)Moscow State University of Civil EnginieerigФГБУ "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук"; ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»Research Institute of Construction Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences; V.I. Vernadsky Сrimean Federal University202223032022011828Copyright © Колчунов В.И., Бушова О.Б., Кореньков П.А., 20222022Колчунов В.И., Бушова О.Б., Кореньков П.А.Kolchunov V.I., Bushova O.B., Korenkov 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/439

Приведена методика экспериментальных и численных исследований железобетонных рамных конструкций с ригелями, армированными наклонными стержнями, при особых воздействиях. Основной задачей этих исследований являлось определение характера деформирования, трещинообразования и разрушения таких конструкций при особом воздействии, вызванным внезапным удалением одной из конструкций и, как следствие, перераспределением силовых потоков в них. Для повышения живучести и защиты исследуемой конструктивной системы от прогрессирующего обрушения, при количественном и качественном изменении усилий в ее элементах, предложено на приопорных участках конструкций ригелей рамной системы устанавливать поперечной армирование из наклонных арматурных стержней в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Параметры такого армирования и параметры заложенные в расчетную модель конструкции рамы при рассматриваемых статическом нагружении на первом этапе и динамическом догружении на втором этапе, определены численным моделированием, с использованием программного комплекса Ansys. На этой основе выполнено обоснование принятых конструктивных решений конструкций рам для разработки программы проведения экспериментальных исследований таких конструкций при особых воздействиях.

The method of experimental and numerical studies of reinforced concrete frame structures with crossbars reinforced with inclined rods under special influences is given. The main objective of these studies was to determine the nature of deformation, cracking and destruction of such structures under special impact caused by the sudden removal of one of the structures and, as a consequence, the redistribution of force flows in them. To increase the survivability and protection of the studied structural system from progressive collapse, with a quantitative and qualitative change in the forces in its elements, it is proposed to install transverse reinforcement from inclined reinforcing rods in two mutually perpendicular directions on the supporting sections of the frame system crossbars. The parameters of such reinforcement and the parameters embedded in the design model of the frame structure under consideration for static loading at the first stage and dynamic loading at the second stage are determined by numerical modeling using the Ansys software package. On this basis, the justification of the adopted design decisions of frame structures for the development of a program for conducting experimental studies of such structures under special influences was carried out.

методикаэкспериментальное исследованиерасчетная схемажелезобетонная рамапоперечное армированиепрогрессирующее обрушениеmethodologyexperimental studydesign schemereinforced concrete frametransverse reinforcementprogressive collapseReferencesАлмазов В.О., Као Зуй Кхой. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов. М.: АСВ, 2013. 128 с.Almazov V.O., Kao Zui Khoi. Dynamics of progressive destruction of monolithic multi-storey frames. Moscow: DIA, 2013. 128 p.S.Yu. Fialkoa, O.V. Kabantsevb, A.V. Perelmuter Elasto-plastic progressive collapse analysis based on the integration of the equations of motion // Magazine of Civil Engineering. 2021. 102(2). Article No. 10214Fialkoa S.Yu., Kabantsevb O.V., Perelmuter A.V. Elasto-plastic progressive collapse analysis based on the integration of the equations of motion // Magazine of Civil Engineering. 2021. 102(2). Article No. 10214Кодыш Э.Н. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения / Кодыш Э.Н., Трекин Н.Н., Чесноков Д.А. // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 6. С.8–13.Kodysh E.N. Protection of multi-storey buildings from progressive collapse / Kodysh E.N., Trekin N.N., Chesnokov D.A. // Industrial and civil construction. 2016. No. 6. P. 8-13.Федорова Н.В., Фан Динь Гуок, Нгуен Тхи Чанг. Экспериментальные исследования живучести железобетонных рам с ригелями, усиленными косвенным армированием // Строительство и реконструкция. 2020. № 1. С. 92-100.Fedorova N.V., Fan Dinh Guok, Nguyen Thi Chang. Experimental studies of the survivability of reinforced concrete frames with crossbars reinforced with indirect reinforcement // Construction and reconstruction. 2020. No. 1. Pp. 92-100.Ильющенко Т.А., Колчунов В.И., Федоров С.С. Трещиностойкость преднапряженных железобетонных рамно-стержневых конструкций при особых воздействиях // Строительство и реконструкция. 2021. №1. С. 74-84.Ilyushchenko T.A., Kolchunov V.I., Fedorov S.S. Crack resistance of prestressed reinforced concrete framerod structures under special influences. Construction and reconstruction. 2021. No (1). 74-84Федорова Н.В. Методика экспериментальных исследований деформирования монолитных железобетонных каркасов зданий при аварийных воздействиях / Федорова Н.В., Кореньков П.А., Ву Н.Т. // Строительство и реконструкция. 2018. Т. 4. № 78. С.42–52.Fedorova N. In. Methods of experimental studies of the deformation of monolithic reinforced concrete frame of a building during emergency effects / Fedorova N. In., Koren'kov, P. A., Wu N. T. // Construction and reconstruction of the 2018. Vol. 4. No. 78. Pp. 42–52.Кодыш Э.Н. Проектирование защиты зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения с учетом возникновения особого предельного состояния // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 10. С. 95–101.Kodish E.N. The protection design of buildings and structures against progressive collapse, given the emergence of limit state // Industrial and civil construction. 2018. No. 10. Pp. 95-101.Kolcunov V.I. Deformation and failure of a monolithic reinforced concrete frame under accidental actions / Kolcunov V.I., Tuyen V.N., Korenkov P.A. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Т. 753. С.032037.Kolcunov V.I. Deformation and failure of a monolithic reinforced concrete frame under accidental actions / Kolcunov V.I., Tuyen N.V., Korenkov P.A. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. T. 753. S. 032037.Fedorova N.V. Deformation and failure of monolithic reinforced concrete frames under special actions / Fedorova N.V., Ngoc V.T. // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Т. 1425. С.012033.Fedorova N.V. Deformation and failure of monolithic reinforced concrete frames under special actions / Fedorova N.V., Ngoc T.V. // Journal of Physics: Conference Series. 2019. T. 1425. P. 012033.Adam J.M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century / Adam J.M., Parisi F., Sagaseta J., Lu X. // Engineering Structures. 2018. Т. 173. С.122–149.Adam J. M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century / Adam J. M., Parisi F., Sagaseta, J., Lu X. // Engineering Structures. 2018. Vol. 173. S. 122–149.Yu J. Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of reinforced concrete beam column sub-assemblages / Yu J., Tan K.H. // Engineering Structures. 2013. Т. 55. С.90–106.Yu J. Experimental and numerical investigation on progressive collapse resistance of reinforced concrete beam column sub-assemblages / Yu J., Tan K. H. // Engineering Structures. 2013. T. 55. Pp. 90–106.Deng X.-F., Liang S.-L., Fu F., Qian K. Effects of high-strength concrete on progressive collapse resistance of reinforced concrete frame // Journal of Structural Engineering. 2020. Vol. 146. Issue 6. P. 04020078. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002628Deng X.-F., Liang S.-L., Fu F., Qian K. Effects of high-strength concrete on progressive collapse resistance of reinforced concrete frame // Journal of Structural Engineering. 2020. Vol. 146. Issue 6. P. 04020078. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002628Xuan W., Wang L., Liu C., Xing G., Zhang L., Chen H. Experimental and theoretical investigations on progressive collapse resistance of the concrete-filled square steel tubular column and steel beam frame under the middle column failure scenario // Shock and Vibration. 2019. Vol. 2019. Pp. 1–12. DOI: 10.1155/2019/2354931Xuan W., Wang L., Liu C., Xing G., Zhang L., Chen H. Experimental and theoretical investigations on progressive collapse resistance of the concrete-filled square steel tubular column and steel beam frame under the middle column failure scenario // Shock and Vibration. 2019. Vol. 2019. Pp. 1–12. DOI: 10.1155/2019/2354931Alogla K. Theoretical assessment of progressive collapse capacity of reinforced concrete structures / Alogla K., Weekes L., Augusthus-Nelson L. // Magazine of Concrete Research. 2017. Т. 69. № 3. С.145–162.Alogla K. Theoretical assessment of progressive collapse capacity of reinforced concrete structures / Alogla K., Weekes L., Augusthus-Nelson L. // Magazine of Concrete Research. 2017. Vol. 69. No. 3. Pp. 145-162.Shan S. et al. Experimental study on the progressive collapse performance of RC frames with infill walls // Eng. Struct. 2016. Vol. 111. Pp. 80–92.Shan S. et al. Experimental study on the progressive collapse performance of RC frames with infill walls // Eng. Struct. 2016. Vol. 111. Pp. 80–92.Ву Нгок Туен Исследование живучести железобетонной конструктивно нелинейной рамностержневой системы каркаса многоэтажного здания в динамической постановке / Ву Нгок Туен // Строительство и реконструкция. 2020. Т. 90. № 4. С.73–84.Wu Ngoc Tuen Study of the survivability of a structurally nonlinear reinforced concrete frame-rod system of a multi-storey building frame in a dynamic formulation / Vu Ngoc Tuen // Construction and reconstruction. 2020.- Vol. 90. No. 4. Pр. 73-84.Федорова Н. В., Халина Т.А. Исследование динамических догружений в железобетонных конструктивных системах при внезапных структурных перестройках// Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 8. С. 32-36.Fedorova N.V., Khalina T.A. Investigation of dynamic reloading in reinforced concrete structural systems during sudden structural rearrangements // Industrial and civil construction. 2017. No. 8. Рp. 32-36.Бондаренко В.М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В.М. Бондаренко, В.И. Колчунов. М.: АСВ, 2004. 472 с.Bondarenko V.M. Computational models of the force resistance of reinforced concrete / V.M. Bondarenko, V.I. Kolchunov. M.: DIA, 2004. 472 p.Бондаренко В.М., Клюева Н.В. К расчёту сооружений, меняющих расчетную схему в следствии коррозионных изменений // Известия вузов. 2008. №1. С. 4-12.Bondarenko V.M., Klyueva N. V. On the calculation of structures that change the design scheme as a result of corrosion changes // Izvestiya vuzov. 2008. No. 1. P. 4-12.СП 385. 1325800.2018 Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения.SP 385. 1325800.2018 Protection of buildings and structures from progressive collapse.СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01- 2003 (с Изменением N 1). Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 г.SP 63.13330.2018 Concrete and reinforced concrete structures. The main provisions. SNiP 52-01-2003 (with Change N 1). Official publication. Moscow: Standartinform, 2019.Гениев Г.А. Об оценке динамических эффектов в стержневых системах из хрупких материалов// Бетон и железобетон. 1992 №9. С. 25-27.Geniev G.A. On the evaluation of dynamic effects in rod systems made of brittle materials// Concrete and reinforced concrete. 1992. No. 9. Pp..25-27.Шапиро Г.И. Некоторые вопросы расчета при сопряжении сборных конструкций // Строительство и реконструкция. 2022. №1. С. 54-58.Shapiro G.I. Some calculation issues in the coupling of prefabricated structures// Construction and reconstruction. 2022. No.1. Pp.54-58

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