constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2025-120-4-52-60construction-949Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSМетодологические принципы построения теории разрушения бетонаMethodological principles of constructing the theory of concrete destructionСеляевВ. П.SelyaevV. P.

Селяев Владимир Павлович  - доктор технических наук, профессор, академик РААСН, заведующий кафедры строительных конструкций

г. Саранск

Selyaev Vladimir P. - doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of the Russian Academy of Architectural and Construction Sciences, Head of the Department “Building Structures” Saransk

ntorm80@mail.ruУткинаВ. Н.UtkinaV. N.

Уткина Вера Николаевна - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкцийг. Саранск

Utkina Vera N. - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of “Building Structures”

Saransk

uvn27@mail.ruБабушкинаД. Р.BabushkinaD. R.

Бабушкина Дельмира Рафиковна - аспирантг. Саранск

Babushkina Delmira R. - postgraduate student of the Department of “Building Structures”

 Saransk

delmira2009@yandex.ruАрхиповИ. В.ArkhipovI. V.

Архипов Игорь Владимирович - аспирантг. Саранск

Arkhipov Igor V. - postgraduate student of the Department of “Building Structures”

Saransk

arhipov_igor2000@list.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»National Research Mordovia State University202504092025045260Copyright © Селяев В.П., Уткина В.Н., Бабушкина Д.Р., Архипов И.В., 20252025Селяев В.П., Уткина В.Н., Бабушкина Д.Р., Архипов И.В.Selyaev V.P., Utkina V.N., Babushkina D.R., Arkhipov I.V.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/949

В представленной статье излагаются результаты экспериментальных исследований, которые служат веским подтверждением выдвинутой гипотезы о фрактальной природе структуры бетона. Авторами работы было установлено, что традиционные методы анализа не в полной мере отражают сложность строения этого композитного материала. Для адекватной и комплексной оценки его структурной неоднородности и присущей ему многомасштабности настоятельно рекомендуется применять математический аппарат фрактальной геометрии. В ходе экспериментов было наглядно продемонстрировано ключевое влияние выявленной структурной неоднородности на механизм разрушения бетонных образцов. Было установлено, что процесс деструкции не является локализованным и одноуровневым; напротив, он носит ярко выраженный многомасштабный характер, что означает его способность развиваться и протекать одновременно на различных структурных уровнях — от макроскопических трещин до микродефектов. В качестве теоретической основы для описания данного сложного процесса в статье предлагаются новые методологические принципы. Эти принципы синтезируют в себе фундаментальные положения механики разрушения и современные подходы фрактальной геометрии, что позволяет создать более полную и адекватную модель прогнозирования поведения бетона под нагрузкой.

This paper presents the results of experimental studies that provide strong confirmation for the proposed hypothesis on the fractal nature of concrete's structure. The authors established that traditional analysis methods fail to fully capture the complexity of this composite material's architecture. For an adequate and comprehensive assessment of its structural heterogeneity and inherent multi-scale nature, the application of fractal geometry's mathematical framework is strongly recommended. The experiments clearly demonstrated the critical influence of the identified structural heterogeneity on the failure mechanism of concrete specimens. It was found that the fracture process is not localized or single-scale; on the contrary, it is distinctly multi-scale. This means it develops and propagates simultaneously across different structural levels—from macroscopic cracks to micro-defects. As a theoretical basis for describing this complex process, the article proposes new methodological principles. These principles synthesize the fundamental tenets of fracture mechanics with modern approaches of fractal geometry, enabling the development of a completer and more adequate model for predicting the behavior of concrete under load.

бетонфракталмногомасштабностьинвариантностьразрушениеструктураconcretefractalmultiscalesinvariancefracturestructureReferencesБондаренко, В.М. Диалектика механики железобетона / В.М. Бондаренко // Бетон и железобетон. – 2002. – №1. – С. 24-27.Bondarenko V.M. Dialectics of reinforced concrete mechanics. Concrete and Reinforced Concrete. 2002. No. 1. Pp. 24-27.Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона / Н.И. Карпенко. – Москва: Стройиздат, 1996. – 412 с.Karpenko N.I. General models of reinforced concrete mechanics. Moscow: Stroyizdat, 1996. 412 p.Берг, О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона / О. Я. Берг. – Москва: Стройиздат, 1961. – 96 с.Berg O.Ya. Physical foundations of the theory of strength of concrete and reinforced concrete. Moscow: Stroyizdat, 1961. 96 p.Чанышев, А.И. Блочно-иерархическая модель деформирования и разрушения горных пород. Экспериментальная проверка и теоретический анализ / А.И. Чанышев, О.Е. Белоусова // ФТПРПИ. – 2003. – №3. – С. 73-84.Chanyshev A.I., Belousova O.E. Block-hierarchical model of deformation and destruction of rocks. Experimental verification and theoretical analysis. FTPRPI. 2003. No. 3. Pp. 73-84.Скоробогатов, С.М. Катастрофы и живучесть железобетонных сооружений (классификация и элементы теории) / С.М. Скоробогатов. – Екатеринбург: Уральский ГУПС, 2009. – 511 с.Skorobogatov S.M. Disasters and survivability of reinforced concrete structures (classification and elements of theory). Yekaterinburg: Uralsky GUPS, 2009. 511 p.Селяев, В.П. Физико-химические основы механики разрушения цементных композитов / В.П. Селяев, П.В. Селяев. – Саранск: Издательство Мордовского университета, 2018. – 220 с.Selyaev V.P., Selyaev P.V. Physico-chemical foundations of the mechanics of destruction of cement composites. Saransk: Mordovian University Press, 2018. 220 p.Чернышев, Е.М. Неоднородность структуры и сопротивление разрушению конгломератных строительных композитов / Е.М. Чернышев, Е.И. Дьяченко, А.И. Макеев. – Воронеж: ГАСУ, 2012. – 224 с.Chernyshev E.M., Dyachenko E.I., Makeev A.I. Heterogeneity of structure and resistance to destruction of conglomerate building composites. Voronezh: GASU Publ., 2012. 224 p.Соломатов, В.И. Теоретические основы создания композитов по принципу образования «Структуры в структуре». В книге Современные строительные композиты и их технология: Проблемы и перспективы развития / В.И. Соломатов, В.П. Селяев и др.; Под ред. В.П. Селяева. – Саранск: Издательство Мордовского университета, 1994. – 175 с.Solomatov V.I., Selyaev V.P. et al. Theoretical foundations of the creation of composites based on the principle of "Structure within structure" formation. In: Modern building composites and their technology: Problems and prospects of development. Ed. by V.P. Selyaev. Saransk: Mordovian University Press, 1994. 175 p.Садовский, М.А. О свойстве дискретности горных пород / М.А. Садовский, Л.Г. Болховитинов, В.Ф. Писаренко // Физика земли. – 1982. – №12. – С. 3-18.Sadovsky M.A., Bolkhovitinov L.G., Pisarenko V.F. On the discreteness property of rocks. Physics of the earth. 1982. No. 12. Pp. 3-18.Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы / Бенуа Б. Мандельброт; Пер. с англ. А.Р. Логунова. – Москва: Институт компьютерных исследований, 2002. – 656 с.Mandelbrot B. Fractal geometry of nature. Moscow: Institute of Computer Research, 2002. 656 p.Курленя, М.В. О масштабном факторе явления зональной дезинтеграции горных пород и канонических рядов атомно-ионных радиусов / М.В. Курленя, В.Н. Опарин // ФТПРПИ. – 1996. – №12. – С. 3-14.Kurlenya M.V., Oparin V.N. On the large-scale factor of the phenomenon of zonal disintegration of rocks and canonical series of atomic–ion radii. FTPRPI. 1996. No. 12. Pp. 3-14.Селяев, В.П. Химическое сопротивление наполненных цементных композитов / В.П. Селяев, В.И. Соломатов, Л.М. Ошкина. – Саранск: Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, 2001. – 150 с.Selyaev V.P., Solomatov V.I., Oshkina L.M. Chemical resistance of filled cement composites. Saransk: Ogarev Mordovian State University, 2001. 150 p.Куприяшкина, Л.И. Наполненные цементные композиты: монография / Л.И. Куприяшкина. – Саранск: Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, 2007. – 180 с.Kupriyashkina L.I. Filled cement composites: a monograph. Saransk: Ogarev National Research Mordovian State University, 2007. 180 p.Griffith, A.А. The theory of rupture // In: Proc., Ist., Int., Congr., Appl., Mech. – Delft. 1924. – P. 55-63.Griffith A.A. The theory of rupture. Proc., Ist., Int., Congr., Appl., Mech. Delft, 1924. Pp. 55-63.Фелтам, П. Деформация и прочность материалов / Пер. с англ. Н. З. Перцовского ; Под ред. М. Г. Лозинского. – Москва : Металлургия, 1968. – 120 с.Feltam P. Deformation and strength of materials. Moscow: Metallurgiya Publ., 1968. 120 p.Балханов, В. К. Основы фрактальной геометрии и фрактального исчисления / В. К. Балханов ; Ин-т физического материаловедения СО РАН. – Улан-Удэ : Изд-во БГУ, 2013. – 223 с.Balkhanov V.K. Fundamentals of fractal geometry and fractal calculus. Ulan-Ude: Publishing House of BSU, 2013. 223 p.

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