Жесткость железобетонных конструкций при изгибе поперечной и продольной силами

В статье разработана модель для единичных составных полосок в блоке – клине и арках между наклонными трещинами, а также выполнена аппроксимация прямоугольных поперечных сечений с помощью малых квадратов в элементах матрицы.

Из анализа работ Н.И. Карпенко и С.Н. Карпенко получены «нагельные» усилия Q_s в продольной растянутой арматуре и сдвиг трещины D _s , как функции ширины раскрытия и деформаций бетона в зависимости от косинуса угла q . При этом определены экспериментальные «нагельные» усилия Q_s,exp и зависимости сдвига трещины D_crc,exp от 0 а h/₀ в виде экспоненты для деформаций арматуры e _s × m_s,3  и расстояния 1_x.

На основе принятых гипотез получен условный модуль сдвига шва x_m для полоски составной конструкции единичной длины при известной разности средних относительных линейных и угловых деформаций бетона (или арматуры). Это позволяет снизить порядок системы дифференциальных уравнений Ржаницына, а также получить в каждом шве сумарные угловые деформации g_{zx,stitch,sum,i} бетона и «нагельный» эффект арматуры. При этом кривизны составных стержней связаны с суммарным изгибающим моментом в стержне из нескольких брусьев и суммой их жесткостей. Параметры матрицы жесткости для сжатой зоны бетона и рабочей арматуры получены из решения системы уравнений равновесия, деформаций и физических соотношений.

1. Лессинг Н.Н., Руллэ Л.К. Общие принципы расчета прочности железобетонных стержней на изгиб с кручением. В сб. НИИЖБ: Теория железобетона, посвященном 75-летию со дня рождения А.А. Гвоздева. 1972. C. 43-49.

2. Залесов А.С., Хозяинов Б.П. Прочность железобетонных элементов при кручении и изгибе // Известия вузов, разд. Строительство и архитектура. 1991. №1. С. 1–4.

3. Карпенко Н.И. К определению деформаций стержневых железобетонных коробчатых элементов с трещинами при кручении // Реферативный сб. ЦИНИСА: Межотраслевые вопросы строительства. «Отечественный опыт». 1970. №10. С. 39-42.

4. Карпенко Н.И. К расчету деформаций железобетонных стержней с трещинами при изгибе с кручением. Сб. НИИЖБ: Теория железобетона, посвященном 75-летию со дня рождения А.А. Гвоздева. М: Стройиздат. 1972. С. 50-59.

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

6. Ilker Kalkan, Saruhan Kartal. Torsional Rigidities of Reinforced Concrete Beams Subjected to Elastic Lateral Torsional Buckling // International Journal of Civil and Environmental Engineering. 2017. Vol. 11. No.7. Pp. 969–972.

7. Klein G., Lucier G., Rizkalla S., Zia P., Gleich H. Torsion simplified: a failure plane model for desigh of spandrel beams // ACI Concrete International Journal, February 2012. Pp.1-19.

8. Lin W. Experimental investigation on composite beams under combined negative bending and torsional moments // Advances in Structural Engineering. 2021. 24(6). Pp. 1456–1465. https://doi.org/10.1177/1369433220981660.

9. Травуш В.И., Карпенко Н.И., Колчунов В.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.

10. 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. №15(1). С. 51-61.

11. 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.

12. Колчунов В.И., Колчунов Вл.И., Федорова Н.В. Деформационные модели железобетона при особых воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2018. №8. С. 54-60.

13. Колчунов Вл.И., Федоров В.С. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2020. №8. С. 16–23. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.16-23.

14. Kolchunov V.I., Dem'yanov A.I. The modeling method of discrete cracks and rigidity in reinforced concrete // Magazine of Civil Engineering, 2019. Vol. 88. No 4. Pp. 60-69. DOI: 10.18720/MCE.88.6.

15. Karpenko N.I., Kolchunov Vl.I., Travush V.I. Calculation model of a complex stress reinforced concrete element of a boxed section during torsion with bending // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2021. Vol. 51. No. 3. Pp. 7-26. DOI: 10.36622/VSTU.2021.51.3.001.

16. Колчунов Вл.И., Демьянов А.И., Протченко М.В. Моменты в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением. Строительство и реконструкция. 2021. № 3 (95) . С. 25-44.

17. Колчунов Вл.И, Арьенков Н.Г., Омельченко Е.В., Тугай Т.В., Бухтиярова А.С. Методика определения жесткости плосконапряженных и стержневых железобетонных составных конструкций при сейсмических воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 2. С. 12-15.

18. Горностаев И.С., Клюева Н.В., Колчунов В.И., Яковенко И.А. Деформативность железобетонных составных конструкций с наклонными трещинами // Строительная механика и расчет сооружений. 2014. № 5(256). С. 60-66.

19. Бондаренко В.М., Колчунов Вл.И. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. М.: Изд-во АСВ, 2004. 471 с.

20. Верюжский Ю.В., Колчунов Вл.И. Методы механики железобетона. Учебное пособие. К.: Книжное издательство НАУ, 2005. 653 с.

21. Голышев А.Б., Колчунов Вл. И. Сопротивление железобетона. К.: Основа, 2009. 432 с.

22. Велюжский Ю.В., Голышев А.Б., Колчунов Вл.И., Клюева Н.В., Лисицин Б.М., Машков И.Л., Яковенко И.А. Справочное пособие по строительной механике. В двух томах. Том II: Учебное пособие. М.: Изд-во АСВ, 2014. 432 с.

23. Баширов Х.З., Колчунов Вл.И., Федоров В.С., Яковенко И.А. Железобетонные составные конструкции зданий и сооружений. Москва: Издательство АСВ, 2017. 248 с.

24. Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М: Стройиздат. 1976. 204 с.

25. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 410 с.

26. Карпенко С.Н. Об общем подходе к построению теории прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил // Бетон и железобетон. 2007. №2. С. 21-27.