Влияние типа армирования на ползучесть сжатых железобетонных элементов

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.

1. Каприелов С.С., Арленинов П.Д., Шенйфельд А.В., Калмакова П.С. Влияние относительной влажности воздуха на коэффициент ползучести высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2025. № 10. С. 25-35. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-840-10-25-35

2. Бабалич В.С., Андросов Е.Н. Сталежелезобетонные конструкции и перспектива их применения в строительной практике России // Успехи современной науки. 2017. №4. С. 205-208.

3. Мартиросян, А.С. Травуш В.И., Кашеварова Г.Г. Исследование влияния геометрии жесткой арматуры на распределение нагрузки в элементах сталежелезобетонной конструкции // Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика. – 2017. – № 1. – С. 147-158. DOI: 10.15593/2409-5125/2017.01.13

4. Коробов Л.А. Железобетонные защитные оболочки АЭС / Л.А.Коробов, О.К. Назарьев, Е.П. Карелин, Г.К. Хайдуков // М.: Атомиздат. - 1978.

5. Травуш В.И., Конин Д.В., Крылов А.С. Прочность железобетонных балок с жесткой арматурой из высокопрочного бетона // Инженерно-строительный журнал. 2018. № 3(79). С. 36–4

6. Травуш В.И., Каприелов С.С., Конин Д.В., Крылов А.С., Чилин И.А. Экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций, работающих на изгиб. // Строительство и реконструкция. 2017;(4):63-71.

7. Тамразян А.Г., Арутюнян С.Н. К оценке надежности сталежелезобетонных плит перекрытий с профилированными настилами // Вестник гражданских инженеров. 2015. №6(53). С. 52–57.

8. Замалиев Ф.С., Закиров М.А. Некоторые результаты численных исследований сталежелезобетонных перекрытий // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. №3(33). С. 56-63. URL: izvestija.kgasu.ru/files/3_2015/56_63_Zamaliev_Zakirov.pdf.

9. Varma A.H., Malushte S.R., Sener K.C., Lai Z. Steel-Plate Composite (SC) Walls for Safety Related Nuclear Facilities: Design for In-Plane Force and Out-of-Plane Moments // Nuclear Engineering and Design. – 2014. – Vol. 269. – P. 240–249.

10. Soheil Shafaei, Amit H. Varma, Jungil Seo, Devin Huber, and Ron Klemencic. Wind Design of Composite Plate Shear Walls/Concrete Filled (SpeedCore) Systems // Engineering journal. 2022. Third quarte, Paper №. 2021-11, pp.183-208

11. Travush V.I. et al. Static bearing capacity of steel-plate composite walls // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2023. – Vol. 19. – No. 4. – P. 166–181. – doi: 10.22337/2587-9618-2023-19-4-166-181

12. Takeuchi M. et al. Study on a concrete fillet structure for nuclear power plants // Nuclear Engineering and Design. – 1998. – Vol. 179. – P. 209–223. – URL: https://www.sci-hub.ru/10.1016/S0029-5493(97)00282-3 (дата обращения: 25.07.2024).

13. Travush V.I. et al. The stiffness of steel-plate composite structures for short-term loads // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2024. – Vol. 20. – No. 4. – P. 105–118. – doi: 10.22337/2587-9618-2024-20-4-105-118

14. Травуш В.И., Конин Д.В., Крылов А.С., Арленинов П.Д. [и др.] Прочность и деформативность изгибаемых сталежелезобетонных элементов с листовым армированием с учетом трещин. Строительство и реконструкция. – 2025. – № 5(121). – С. 42-56. – DOI 10.33979/2073-7416-2025-121-5-42-56

15. Травуш В.И., Арленинов П.Д., Десяткин М.А. [и др.] Исследование ползучести сталежелезобетонных образцов // Строительство и реконструкция. – 2024. – № 1(111). – С. 49-63. – DOI 10.33979/2073-7416-2024-111-1-49-63. – EDN AETEPS.

16. Галустов К.3. Нелинейная теория ползучести бетона и расчет железобетонных конструкций / К.З. Галустов. – М.: Изд. физ. мат. лит., 2006. - С. 94-110.

17. Галустов К.З. Влияние деформаций ползучести на характер перераспределения напряжений в центрально-сжатом железобетонном элементе. – Минск: Сб.тр. БелДорНИИ «Стр-во и эксп. автодорог и мостов», 1974.

18. ГвоздевА.А., Галустов К.З., Яшин А.В. Об уточнении линейной теории ползучести бетона //Инж. Жур. «Механика твердого тела», АН СССР, 6, 1967.

19. Травуш В.И., Конин Д.В., Рожкова Л.С. [и др.] Экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций, работающих на внецентренное сжатие // Academia. Архитектура и строительство. – 2016. – № 3. – С. 127-135. – EDN WWOFVZ.