Устойчивость железобетонной колонны, подверженной сжатию с кручением в результате особого воздействия
https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-59-73
Аннотация
При аварийных ситуациях, связанных с внезапными отказами отдельных несущих элементов конструктивных систем зданий, в силу особенностей объемно-планировочных решений в отдельных колоннах могут дополнительно возникать крутящие моменты. Таким образом, колонны могут оказаться в условиях сложного напряженно-деформированного состояния. Целью данного исследования являлось построение полуаналитической расчетной модели для анализа устойчивости железобетонных колонн, подверженных сжатию с кручением в результате особого воздействия. Для достижения поставленной цели были сформулированы исходные гипотезы, составлены определяющие соотношений для расчета устойчивости железобетонной колонны, подверженной сжатию с кручением. Для обоснования достоверности предложенной модели была выполнена ее валидация путем сопоставления с результатами моделирования в программном комплексе Ansys. Анализа данных показал, наибольшая разница между результатами составила 8.08% для случая P = 0.4·Pcr,e = 126.6 кН. Наименьшая разница 3.6% составила для случая P = 0.9·Pcr,e = 284.85 кН. Показано, что по мере роста крутящего момента происходит снижение значения критической силы, вызывающей потерю устойчивости. Это связано как с действием крутящей пары сил при искривлении стержня, так и со снижением механических характеристик бетона при совместном действии нормальных и касательных напряжений.
Об авторах
В. И. Колчунов
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»
Россия
Россия
Колчунов Виталий Иванович - академик РААСН, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций,
г. Москва
С. Ю. Савин
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»
Россия
Россия
Савин Сергей Юрьевич - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций,
г. Москва
М. А. Амелина
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»
Россия
Россия
Амелина Маргарита Андреевна - аспирант кафедры железобетонных и каменных конструкций,
г. Москва
Список литературы
1. Bažant Z.P., Verdure M. Mechanics of Progressive Collapse: Learning from World Trade Center and Building Demolitions // J Eng Mech. 2007. Vol. 133, № 3. P. 308–319.
2. Pham A.T. et al. Blast-induced dynamic responses of reinforced concrete structures under progressive collapse // Magazine of Concrete Research. 2022. Vol. 74, № 16. P. 850–863.
3. Лалин В.В., Семенов Д.А. Задача о кручении: постановка в напряжениях и решение методом граничных элементов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2023. - Т. 19. - №4. - C. 339-348. doi: 10.22363/1815-5235-2023-19-4-339-348.
4. Бондаренко В. М. К вопросу об устойчивом и неустойчивом сопротивлении железобетонных конструкций, поврежденных коррозией // Известия Орел ГТУ, науч.журнал, серия «Строительство и транспорт». 2009. № 1/21(533). С. 9-17.
5. Фёдоров B.C., Левитский В.Е. Оценка огнестойкости внецентренно сжатых железобетонных колонн по потере устойчивости // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. №2. С. 53-60.
6. Санжаровский Р.С., Веселов А.А. Теория расчета строительных конструкций на устойчивость и современные нормы. М., СПб.: АСВ, 2002. 128 с.
7. Солдатов А.Ю. Анализ устойчивости железобетонных стержневых конструкций с учетом физической нелинейности // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. №1. С. 30-34.
8. Улитин В.В. Деформационный критерий при анализе устойчивости и продольного изгиба в условиях физической нелинейности // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. №1. С 34-39.
9. Manuylov G., Kosytsyn S., Begichev M. On the calculations for the stability of beams, frames, and cylindrical shells in the elasto-plastic stage // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18, № 3. P. 25–36.
10. Беглов А.Д., Санжаровский Р.С. Теория расчета железобетонных конструкций на прочность и устойчивость. Современные нормы и евростандарты. М.: АСВ, 2006. 221 с.
11. Тамразян А.Г. К устойчивости внецентренно сжатых железобетонных элементов с малым эксцентриситетом с учетом реологических свойств бетона // Железобетонные конструкции. 2023. №2(2). С. 48- 57.
12. Savin S. et al. Experimental and Numerical Investigations of RC Frame Stability Failure under a Corner Column Removal Scenario // Buildings. 2023. Vol. 13, № 4. P. 908.
13. Kolchunov Vl.I. Deplanation Hypotheses for Angular Deformations in Reinforced Concrete Structures Under Combined Torsion and Bending // Building and reconstruction. 2022. Vol. 100, № 2. P. 3–12.
14. Kolchunov Vl.I., demyanov A.I., Protchenko M.V. Moments in reinforced concrete structures under bending with torsion // Building and reconstruction. 2021. Vol. 95, № 3. P. 27–46.
15. Kolchunov V., Dem’yanov A., Protchenko M. The new hypothesis angular deformation and filling of diagrams in bending with torsion in reinforced concrete structures // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19, № 4. P. 972–979.
16. Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. Москва: Издательство АСВ, 2004. 472 p.
17. Lei Y. et al. Comparison of torsional damage and size effects of BFRP- and steel-reinforced concrete beams with different stirrup ratios // Eng Struct. 2023. Vol. 285. P. 116042.
18. Deng J., Cao S., Peng Z. Crack-based model for seismic behaviour of concrete columns under combined compression-bending and torsion // Structures. 2023. Vol. 56. P. 104998.
19. Chen Y. et al. Bending restoring force model of angle-steel reinforced concrete columns under combined torsion // Structures. 2023. Vol. 55. P. 2186–2198.
20. Selmy Y.M., El-Salakawy E.F. Behaviour of circular concrete bridge columns internally reinforced with GFRP under reversed-cyclic loading including torsion // Structures. 2024. Vol. 59. P. 105680.
21. Savin S.Y., Fedorova N. V., Kolchunov V.I. Dinamic Forces in the Eccentrically Compressed Members of Reinforced Concrete Frames Under Accidental Impacts // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. ASV Publishing House, 2022. Vol. 18, № 4. P. 111–123.
22. Алмазов В.О., Плотников А.И., Расторгуев Б.С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. 2011. № 2–1. P. 16–20.
23. Алмазов В.О., Као З.К. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов. Москва: Издательство АСВ, 2014. 128 p.
24. Adam J.M. et al. Dynamic performance of a real-scale reinforced concrete building test under a cornercolumn failure scenario // Eng Struct. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 210. P. 110414.
25. Geniyev G.A., Kisyuk V.N., Tyupin G.A. Teoriya plastichnosti betona i zhelezobetona [Plasticity theory of concrete and reinforced concrete]. Moscow: Stroyizdat, 1974. 316 p.
26. FIB Model Code 2010. CEB and FIP, 2011. 27. Старовойтов Э. И. Сопротивление материалов. М.: Физматлит, 2008
27. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов: Учебник для вузов. 10-е изд., перераб. и доп. М.: Издво МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999.
28. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Москва: Издательство “Наука,” 1967. 984 с.
Рецензия
Для цитирования:
Колчунов В.И., Савин С.Ю., Амелина М.А. Устойчивость железобетонной колонны, подверженной сжатию с кручением в результате особого воздействия. Строительство и реконструкция. 2024;(2):59-73. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-59-73
For citation:
Kolchunov V.I., Savin S.Y., Amelina M.A. Stability of a reinforced concrete column under compression with torsion caused by accidental action. Building and Reconstruction. 2024;(2):59-73. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-59-73
Просмотров:
223
Послать статью по эл. почте 