Прочность сжатых и внецентренно сжатых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры

Сформулированы и аналитически описаны реальные нелинейные диаграммы бетона, арматуры и сталефибробетона при динамическом нагружении. Проведены теоретические и экспериментальные исследования работы сжатых и внецентренно сжатых элементов с различными уровнями эксцентриситета приложения нагрузки при статических и кратковременных динамических нагрузках. Были изготовлены и испытаны на кратковременную динамическую нагрузку при центральном и внецентренном сжатии 3 железобетонных и 9 железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры. Получены новые экспериментальные данные, характеризующие процесс деформации и разрушения железобетонных моделей колонн. Также получены схемы разрушения и трещинообразования, зависимость изменения динамической нагрузки во времени, перемещения бетона, арматуры и сталефибробетона во времени. Разработан метод расчета прочности и устойчивости таких элементов с учетом армирования зоны сечения сталефибробетоном. Численно проанализировано влияние использования зонного армирования стальным волокном сжатых и внецентренно сжатых железобетонных элементов. Результаты расчета по разработанной методике сравниваются с результатами экспериментальных данных. Предложен оптимальный вариант применения зонного упрочнения из стального волокна для сжатых и внецентренно сжатых элементов, работающих при статических и кратковременных динамических нагрузках. Анализ результатов расчета на основе разработанного метода расчета прочности нормальных сечений внецентренно сжатого железобетона и сталефибробетона, основанного на модели деформации, и их сравнение с данными экспериментальных исследований при кратковременном динамическом нагружении показывают, что отклонения составляют в среднем 10-18%, что свидетельствует о том, что разработанный метод обладает достаточной точностью для решения практических задач.

1. Попов Н.Н. Динамический расчет железобетонных конструкций / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1974. 207 с.

2. Попов Н.Н. Вопросы расчета и конструирования специальных сооружений / Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев // М., Стройиздат, 1980. 189 с.

3. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов // М., Стройиздат, 1970, 270 с.

4. Григорьев В.И. О коэффициенте динамического упрочнения сталефибробетона при растяжении / В.И. Григорьев // Исследование и расчет пространственных конструкций гражданских зданий.: сб.науч.тр. / Л., 1985. С.95-99.

5. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции / Ф.Н. Рабинович // М.: Изд-во АСВ, Москва, 2004. 560 с.

6. Уткин Д.Г. Экспериментальные исследования сжато-изогнутых железобетонных элементов с зонным армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении / Д.Г. Уткин // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета №3-2008. Томск, 2008. С. 156-164.

7. Плевков В.С., Уткин Д.Г. / Прочность железобетонных элементов с армированием из стальной фибры при кратковременном динамическом нагружении / В.С. Плевков, Д.Г. Уткин // Научно-технический журнал «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2014. № 5.С. 38-44.

8. Морозов В.И. Исследования фиброжелезобетонных колонн с высокопрочной арматурой /В.И. Морозов, А.О. Хегай // Вестник гражданских инженеров. 2011. №3(28). С. 34-37.

9. Морозов В.И. Расчет изгибаемых элементов с высокопрочной арматурой с фибровым армированием растянутых зон / В. И. Морозов // Промышленное и гражданское строительство. 2007. №2. С. 36-39

10. Плевков В.С. Прочность и деформативность железобетонных элементов с зонным фибровым армированием при кратковременном динамическом нагружении /В.С. Плевков, Д.Г.Уткин, А.Е. Карпов// Современные проблемы расчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийные воздействия. Сборник докладов Международной научной конференции, посвященной 85-летию кафедры железобетонных и каменных конструкций и 100-летию со дня рождения Н.Н. Попова (19-20 апреля 2016 г., Москва) - Москва, 2016. С. 342-348.

11. Уткин Д.Г. Прочность изгибаемых сталефиброжелезобетонных элементов со смешанным армированием при кратковременном динамическом нагружении / Д.Г. Уткин // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета №6-2017. Томск, 2017. С. 62-76.

12. Kumar V., Kartik K.V., Iqbal M.A. Experimental and numerical investigation of reinforced concrete slabs under blast loading // Engineering Structures. 2020. Vol. 206.

13. Jun Yu, Li-zhong Luo, Qin Fang. Structure behavior of reinforced concrete beam-slab assemblies subjected to perimeter middle column removal scenario // Engineering Structures. 2020. Vol. 208.

14. Caldentey A.P., Diego Y.G., Fernández F.A.,Santos A.P. Testing robustness: A full-scale experimental test on a two-storey reinforced concrete frame with solid slabs // Engineering Structures. 2021. Vol. 240.

15. Jinjie Men, Liquan Xiong, Jiachen Wang, Guanlei Fan. Effect of different RC slab widths on the behavior of reinforced concrete column and steel beam-slab subassemblies // Engineering Structures. 2021. Vol. 229.

16. Eladawy M., Hassan M., Benmokrane B.,Ferrier E. Lateral cyclic behavior of interior two-way

17. concrete slab–column connections reinforced with GFRP bars // Engineering Structures. 2020. Vol. 209.

18. Deifalla A. A mechanical model for concrete slabs subjected to combined punching shear and in-plane tensile forces // Engineering Structures. 2021. Vol. 231.

19. Yu J.L., Wang Y.C. Modelling and design method for static resistance of a new connection between steel tubular column and fl at concrete slab // Journal of Constructional Steel Research. 2020. Vol. 173.

20. Mao L., Barnett S.J., Tyas A., Warren J., Schleyer G.K., Zaini S.S. Response of small scale ultra high performance fibre reinforced concrete slabs to blast loading // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93. Pp. 822–830.

21. Сervenka V., Jendele L., Cervenka J. ATENA Program Documentation. Part 1. Theory. Prague: Cervenka Consulting, 2020. 344 p.