Трещиностойкость железобетонных элементов из легкого высокопрочного бетона при внецентренном сжатии с кручением

Представлена аналитическая методика и алгоритм расчета параметров деформирования и ширины раскрытия трещин железобетонных внецентренно сжатых и закручиваемых элементов из легкого высокопрочного железобетона, основанная на уравнениях статики для пространственного сечения, гипотезе о пространственной поверхности трещинообразования и учете деформационного эффекта для берегов трещи пересекаемых арматурным стержнем. Выполнено сопоставление аналитических и экспериментальных данных параметров деформирования и раскрытия пространственной трещины рассматриваемых конструкций. Экспериментальные исследования конструкций проведены на образцах из легкого бетона классов В40 и В65 с прямоугольным сечением 100×50 мм. Установлено, что характер разрушения конструкций носит хрупкий по прогрессирующей при нагружении единичной пространственной трещине. Сопоставление расчетных значений ширины раскрытия трещин по предложенной методике и данным эксперимента показало удовлетворительную сходимость предлагаемой расчетной модели. Показана необходимость учета дискретного характера трещинообразования и деформационного эффекта при оценке ширины раскрытия трещин для конструкций из легких высокопрочных бетонов.

1. Бондаренко В.М., Колчунов Вл.И. Расчетные модели силового сопротивления. - М.: АСВ, 2004. ISBN: 5-93093-279-4 EDN: QNKPAP

2. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов Вл.И., Каприелов С.С., Демьянов А.И., Конорев А.В. Результаты экспериментальных исследований конструкций квадратного и коробчатого сечений из высокопрочного бетона при кручении с изгибом // Строительство и реконструкция. - 2018. - № 6 (80). - С. 32-43. EDN: VQNSNS

3. Родевич В.В., Арзамасцев С.А. К расчету железобетонных элементов на изгиб с кручением // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2015. - № 9. - С. 99-109. EDN: VJKAKJ

4. Демьянов А.И., Сальников А.С., Колчунов Вл.И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при кручении с изгибом и анализ их результатов // Строительство и реконструкция. - 2017. - № 4 (72). - С. 17-26. EDN: ZHHHHB

5. Karpenko N.I., Karpenko S.N., Kolchunov Vl.I., Kolchunov V.I. Deformation of box-sectional structures during torsion with bending // Magazine of Civil Engineering. - 2024. - № 17 (5). - Article no. 12901. DOI: 10.34910/MCE.129.1 EDN: EWUEYH

6. Travush V.I., Kolchunov Vl.I., Bulkin S.A., Protchenko M.V. Deformation model and algorithm for calculation of reinforced concrete structures of round cross-section under torsion with bending // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2022. - № 18 (2). - С. 14-30. DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-14-30 EDN: TAFTNB

7. Ali A.H., Mohamed H.M., Chalioris C.E., Deifalla A. Evaluating the shear design equations of FRP- reinforced concrete beams without shear reinforcement // Engineering Structures. - 2021. - № 235. - Article no. 112017. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112017 EDN: PSZOZY

8. Ban H., Tan E.L., Uy B. Strength of multi-span composite beams subjected to combined flexure and torsion // Journal of Constructional Steel Research. - 2015. - № 113. - С. 1-12. DOI: 10.1016/j.jcsr.2015.05.023

9. Mostofinejad D., Talaeitaba S.B. Nonlinear Modeling of RC Beams Subjected to Torsion using the Smeared Crack Model // Procedia Engineering. - 2011. - № 14. - С. 1447-1454. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.07.182

10. Kalkan I., Kartal S. Torsional rigidities of reinforced concrete beams subjected to elastic lateral torsional buckling // International Journal of Civil and Environmental Engineering. - 2017. - № 11 (7). - С. 969-972.

11. Gunasekaran K., Ramasubramani R., Annadurai R., Prakash Chandar S. Study on reinforced lightweight coconut shell concrete beam behavior under torsion // Materials and Design. - 2014. - № 57. - С. 374-382. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.12.058

12. Rahal K.N. A unified approach to shear and torsion in reinforced concrete // Structural Engineering and Mechanics. - 2021. - № 77 (5). - С. 691-703. DOI: 10.12989/sem.2021.77.5.691 EDN: QPNRVL

13. Bernardo L.F.A., Andrade J.M.A. A unified softened truss model for RC and PC beams under torsion // Journal of Building Engineering. - 2020. - № 32. - Article no. 101467. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101467 EDN: NGNIAA

14. Bernardo L.F.A., Andrade J.M.A., Nunes N.C.G. Generalized softened variable angle truss-model for reinforced concrete beams under torsion // Materials and Structures. - 2015. - № 48 (7). - С. 2169-2193. DOI: 10.1617/s11527-014-0301-z EDN: IATIYK

15. Jafari F., Akbari J. Reliability-based design of reinforced concrete beams for simultaneous bending, shear, and torsion loadings // Frattura ed Integrita Strutturale. - 2020. - № 14 (51). - С. 136-150. DOI: 10.3221/IGF-ESIS.51.11

16. Колчунов В.И., Пимочкин В.Н. Методика экспериментальных исследований сопротивления растянутого бетона между трещинами в железобетонных конструкциях для уточнения параметра // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. - 2007. - № 2-14. - С. 56-60. EDN: KZHKON

17. Колчунов В.И., Федоров С.С. Проблема нормирования параметров предельных состояний второй группы для конструкций из высокопрочного железобетона // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2024. - № 20 (3). - С. 145-158. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-3-145-158 EDN: VBOQHX

18. Колчунов Вл.И., Никулин А.И., Обернихин Д.В. Ширина раскрытия трещин железобетонных конструкций трапециевидного поперечного сечения с учетом новых эффектов сопротивления // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2018. - № 10. - С. 64-73. DOI: 10.12737/article_5bd95a75010906.70019486 EDN: YMVPJZ

19. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов Вл.И., Каприелов С.С., Демьянов А.И., Конорев А.В. Основные результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций из высокопрочного бетона В100 круглого и кольцевого сечений при кручении с изгибом // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2019. - № 1. - С. 51-61. DOI: 10.22363/1815-5235-2019-15-1-51-61 EDN: YZIQCD

20. Колчунов Вл.И. Обобщенные гипотезы депланации линейных и угловых деформаций в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2023. - № 1 (69). - С. 9-26. DOI: 10.36622/VSTU.2023.69.1.001 EDN: UEDCTP

21. Амелина М.А., Колчунов Вл.И., Федорова Н.В. Раскрытие трещин во внецентренно сжатых железобетонных элементах, испытывающих сжатие с кручением // Жилищное строительство. - 2025. - № 6. - С. 20-28. DOI: 10.31659/0585-430X-2025-836-6-20-28 EDN: JTOHCM

22. Колчунов Вл.И., Демьянов А.И., Протченко М.В. Моменты в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением // Строительство и реконструкция. - 2021. - № 3 (95). - С. 27-46. DOI: 10.33979/2073-7416-2021-95-3-27-46 EDN: LJRRVP

23. Колчунов Вл.И., Сальников А.С. Экспериментальные исследования трещинообразования в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом // Строительство и реконструкция. - 2016. - № 3 (65). - С. 24-32. EDN: WFGVSH

24. Колчунов Вл.И., Пимочкин В.Н. Деформационный эффект при сопротивлении растянутого бетона между трещинами в железобетонном элементе // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. - 2005. - № 3-4. - С. 49-55. EDN: JWVREM

25. Колчунов В.И., Амелина М.А. Деформирование внецентренно сжатого и испытывающего кручение железобетонного элемента // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2025. - № 2 (78). - С. 11-25. DOI: 10.36622/2541-7592-2025.78.2.001 EDN: LLNNGX

26. Колчунов Вл.И., Рыпаков Д.А. Моделирование пространственной трещины в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2016. - № 5. - С. 11-16. EDN: WKFLRT

27. Колчунов Вл.И. Метод расчетных моделей сопротивления для железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2023. - Т. 19, № 3. - С. 261-275. DOI: 10.22363/1815-5235-2023-19-3-261-275 EDN: PUMWAG