Проблема раскрытия трещин в железобетоне

В статье рассмотрены различные аспекты проблемы оценки раскрытия трещин в железобетоне, опираясь на экспериментальные данные, полученные в исследованиях последних лет. Автором предложена классификация типов трещин, введен ряд новых гипотез, установленных экспериментально эффектов деформирования железобетона в зоне трещин. Сформулированные на этой основе принципы включают схемы распределение силовых потоков между трещинами, понятие о прогрессирующих магистральных трещинах и деформационном эффекте в железобетоне - специальном двухконсольном элементе в местной области около берегов трещины, новые обобщенные гипотезы, теоремы и функционалы о линейных и угловых деформациях сжатой и растянутой зон сечений железобетонных элементов на всех уровнях упруго-пластического деформирования. Предложенная модель составных стержней в виде единичных полосок для определения жесткости участка железобетона с пересекающимися трещинами позволила на порядок сократить дифференциальные уравнения теории составных стержней. Установлена связь и приведены аналитические зависимости для перемещений в трещине c раскрытием и сдвигом ее берегов, определен главный вектор перемещений и угол равнодействующей усилий в арматуре, пересекающей трещину. Построены расчетные зависимости для определения уровневых расстояний между трещинами и ширины раскрытия трещин. В рамках общей методологии рассматриваемой проблемы раскрытия трещин в железобетоне с использованием сформулированных принципов построена общая комбинированная численно – аналитическая модель строительной механики железобетона (МРМС), учитывающая деформационный эффект в трещине, моделируемый двухконсольным элементом (ДКЭ), типы трещин, пространственную поверхность распределения деформаций в сечении с трещиной и другие установленные экспериментально особенности механики железобетона.

1. Gintaris Kaklauskas, Aleksandr Sokolov, Karolis Sakalauskas Strain compliance crack model for RC beams: primary versus secondary cracks // Engineering Structures, 281 (2023) 115770

2. Justas Slaitas, Juozas Valivonis Full moment-deflection response and bond stiffness reduction of RC elements strengthened with prestressed FRP materials // Composite Structures, Volume 260, 2021, 113265, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113265

3. Qian Feng, Peng Wei, Xingxi Liu, Guannan Wang, Rongqiao Xu Short-term load–deflection behavior of corroded RC beams with confinement effect based on the partial-interaction segmental approach // Engineering Structures 220 (2020) 111014.

4. Justas Slaitas, Juozas Valivonis. Concrete cracking and deflection analysis of RC beams strengthened with prestressed FRP reinforcements under external load action. https//doi.org/1016/j.compstruct.2020.113036.

5. Adheena Thomas, Afia S Hameed. An Experimental Study On Combined Flexural And Torsional Behaviour Of RC Beams // International Research Journal of Engineering and Technology. 2017. Vol. 4. Is. 5. Pp. 1367–1370. http://doi.org/10.13140/RG.2.2.19425.51045.

6. Nahvi H., Jabbari M. Crack detection in beams using experimental modal data and finite element model // International Journal of Mechanical Sciences. 2005. Vol. 47. Pp. 1477-1497.

7. Kandekar S.B., Talikoti R.S. Study of torsional behavior of reinforced concrete beams strengthened with aramid fiber strips // International Journal of Advanced Structural Engineering. 2018. Vol. 10. Pp. 465–474. http://doi.org/10.1007/s40091-018-0208-y.

8. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 412 с.

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

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

11. 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.

12. Колчунов В.И., Яковенко И.А., Тугай Т.В. Методика расчета жесткости плосконапряженных железобетонных конструкций с привлечением программного комплекса «Лира-Pro» // Сборник научных трудов (серия отраслевое машиностроение, строительство). Полтава: ПолтНТУ, 2014. Вып. 3(42). Т. 2. С. 55–66.

13. Колчунов Вл.И. Численно-аналитический метод в механике железобетона // Строительная механика инженерных конструкций сооружений. 2022. Т. 18(6). С. 525–533. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-525-533.

14. Колчунов Вл.И. Метод расчетных моделей сопротивления для железобетона //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2023.Т.19. № 3. С. 261-275.

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

16. Kalkan I., Kartal S. 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.

17. Bernardo L. Modeling the Full Behavior of Reinforced Concrete Flanged Beams under Torsion // Applied Sciences. 2019. Vol. 9(13). Рp. 2750. http://doi.org/10.3390/app9132730.

18. Гвоздев А.А., Дмитриев С.А., Гуща Ю.П. и др. Новое в проектировании бетонных железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1978. 204 с.

19. Голышев А.Б., Колчунов Вл.И., Яковенко И.А. Сопротивление железобетонных конструкций, зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях. К.: «Талком», 2015. 371 с.

20. Колчунов Вл.И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций с крестообразной пространственной трещиной при кручении с изгибом / В. И. Колчунов, А. И. Демьянов, М. М. Михайлов // Строительство и реконструкция. 2020. № 6(92). С. 13–25.

21. 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.

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

23. Бондаренко В.М., Колчунов. Вл.И. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. М.: АСВ, 2004. 472 с.