Прочность бетонных и сталежелезобетонных образцов с листовым армированием при многоосных нагружениях

Современные конструкции зданий и сооружений, выполненные из бетона, железобетона и сталежелезобетона, как правило, работают в условиях сложного напряженного состояния, что приводит к изменению их прочностных характеристик. В случае многоосного сжатия бетона происходит увеличение его прочностных показателей, что может быть выгодно использовано при расчетах и проектировании конструкций. В связи с недостаточной проработкой вопроса в современной научно-технической и нормативной литературе был подготовлен эксперимент по изучению особенностей поведения современных, в том числе высокопрочных, бетонов в условиях многоосного напряженного состояния. Были исследованы образцы с внешним листовым армированием. Оценка особенности работы бетона при сложном многоосном напряженном состоянии выполнена на основе результатов экспериментальных исследований и анализа существующего мирового опыта. Представлено описание исследуемых моделей, приведены особенности использованных при изготовлении моделей материалов и их характеристики. Приведены данные об экспериментальном оборудовании, схеме испытания и нагружения конструкций. Представлены общие виды и характер разрушения, графические результаты испытаний. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных данных.

1. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.

2. СП 266.1325800.2016. Конструкции сталежелезобетонные правила проектирования. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.

3. Гениев Г.А., Киссюк В.Н. К вопросу обобщения теории прочности бетона // Бетон и железобетон. 1965. № 2. С. 15–17.

4. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 с. EDN: RSNPAX.

5. Гениев Г.А., Аликова Н.М. Вариант условия прочности бетона // Теоретические исследования в области строительной механики пространственных систем: сборник научных трудов / под ред. М.И. Ерхова. М.: ЦНИИСК, 1974. С. 21–27.

6. Карпенко Н.И. К построению условия прочности бетонов при неодноосных напряженных состояниях // Бетон и железобетон. 1985. № 10. С. 35–37.

7. Карпенко С.Н. О разработке более совершенных трехинвариантных критериев прочности бетонов // Известия Орловского государственного технического университета. Серия «Строительство. Транспорт». 2007. № 2/14. С. 42–49. EDN: KZHKNT.

8. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.

9. Автоматизированные методы расчета массивных железобетонных конструкций при объемном напряженном состоянии: методическое пособие / под рук. д.т.н. Н.И. Карпенко, д.т.н. В.И. Травуша. М.: Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2019. 131 с.

10. Корсун В.И., Карпенко С.Н., Макаренко С.Ю., Недорезов А.В. Современные критерии прочности для бетонов при объемных напряженных состояниях // Строительство и реконструкция. 2021. № 5 (97). С. 16–30. DOI: 10.33979/2073-7416-2021-97-5-16-30. EDN: HYNCLS.

11. Korsun V., Kalmykov Y., Niedoriezoa A., Korsun A. The Influence of the Initial Concrete Strength on its Deformation under Triaxial Compression // International Scientific Conference Urban Civil Engineering and Municipal Facilities. 2015. No. 117. P. 959–969. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.190. EDN: UZYNEX.

12. Geel van H.J.G.M. Concrete behaviour in multiaxial compression: experimental research: PhD Thesis. Technische Universiteit Eindhoven, 1998. 169 p. DOI: 10.6100/IR515170.

13. Cerioni R., Bernardi P., Michelini E., Mordini A. A general 3D approach for the analysis of multi-axial fracture behavior of reinforced concrete elements // Engineering Fracture Mechanics. 2011. No. 78. P. 1784–1793. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2011.01.020.

14. Chiew S.M., Ibrahim I.S., Sarbini N.N., Mohamed R.N., Jamaluddin N. Behaviour of Plain Concrete and Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) under Biaxial Stresses – A Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 431. 14th International Conference on Concrete Engineering and Technology. DOI: 10.1088/1757-899X/431/4/042006.

15. Curbach M., Mosig O., Quast M. Die zweiaxiale dynamische Druckfestigkeit von Beton – The compressive strength of concrete under biaxial dynamic compression // Beton- und Stahlbetonbau. 2019. No. 114. P. 956–964. DOI: 10.1002/best.201900053.

16. Windisch A. Multiaxial strength and deformations of concrete, failure modes and a new failure criterion // Concrete Structures. 2023. P. 137–148. DOI: 10.32970/CS.2023.1.19.

17. Hobbs D.W. Strength of concrete under combined stress // Cement and Concrete Research. 1971. Vol. 1. P. 41–56. DOI: 10.1016/0008-8846(71)90082-2.

18. Lemnitzer L., Eckfeldt L., Lindorf A., Curbach M. Biaxial tensile strength of concrete – Answers from statistics // Materials Science. 2008. P. 1101–1102. DOI: 10.1201/9781439828410.CH184.

19. Yan-Bo Wang, Liew J.Y.R., Lee S.C., Xiong D.X. Experimental Study of Ultra-High-Strength Concrete under Triaxial Compression // ACI Materials Journal. 2016. Vol. 113(1). DOI: 10.14359/51688071.

20. Ritter R., Curbach M. Material Behavior of Ultra-High-Strength Concrete under Multiaxial Stress States // ACI Materials Journal. 2015. Vol. 112(5). P. 641–651. DOI: 10.14359/51687663.

21. Lei B., Qi T., Li Y., Qin S. An improved Lubliner strength model based on Ottosen failure criterion for concrete under multiaxial stress state // Structural Concrete. 2021. Vol. 23(5). P. 3199–3220. DOI: 10.1002/suco.202100450. EDN: WYQVZE.

22. Рекомендации по определению прочностных и деформационных характеристик бетона при неодноосных напряженных состояниях. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1985. 72 с.