ВТОРАЯ СТАДИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ (СЛУЧАЙ 2)

Main Article Content

Владимир Колчунов
Алексей Демьянов
Николай Наумов

Аннотация

Предложена расчетная модель сложного сопротивления железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях при кручении с изгибом, состоящая из приопорного блока (образованного про­странственной трещиной и замыкаемой на нее сжатой зоной бетона, - пространственное сечение k) и второго блока, образуемого вертикальным сечением I-I, проходящим перпендикулярно к продольной оси железобетонного элемента по краю сжатой зоны, замыкающей пространственную спиралеобразную тре­щину. Рассмотрен случай когда наибольшее влияние на напряженно-деформирванное состояние кон­струкций оказывает действие крутящего момента (случай 2). При этом в качестве расчетных усилий в пространственном сечении учитываются: нормальные и касательные усилия в бетоне сжатой зоны; со­ставляющие осевых и нагельных усилий в рабочей арматуре, пересекаемой спиралеобразной простран­ственной трещиной. Составлены разрешающие уравнения, образующие замкнутую систему и записана функция Лагранжа их объединяющая. Используя частные производные построенной функции по всем входящим в нее переменным и приравнивая их нулю, составлена дополнительная система уравнений, из которой после соответствующих алгебраические преобразований, получена зависимость, позволяющая отыскивать проекцию опасной пространственной трещины.

Ключевые слова: методика расчета, кручение, напряженно–деформированное состояние, железобетонные конструкции, пространственная трещина, функция Лагранжа.

Article Details

Как цитировать
Колчунов, В., Демьянов, А., & Наумов, Н. (2019). ВТОРАЯ СТАДИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ (СЛУЧАЙ 2). International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 15(4), 66-82. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2019-15-4-66-82
Биографии авторов

Владимир Колчунов, Юго-Западный Государственный Университет, г. Курск, РОССИЯ

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры уникальные здания и сооружения

Алексей Демьянов, Юго-Западный Государственный Университет, г. Курск, РОССИЯ

Канд. техн. наук, доцент кафедры уникальные здания и сооружения

Николай Наумов, Юго-Западный Государственный Университет, г. Курск, РОССИЯ

Аспирант кафедры уникальные здания и сооружения

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голышев А. Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, В. И. Колчунов. – К.: Основа, 2009. – 432 с.
2. Бондаренко В.М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона. / В.М. Бондаренко, В.И. Колчунов. – М.: АСВ, 2004. – 472 с.
3. Vishnu H. Jariwalaa, Paresh V. Patel, Sharadkumar P. Purohit. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites. Procedia Engineering. 2013. Vol. 51. Pp. 282–289.
4. 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. 04. Issue 05. Pp. 1367–1370.
5. Khaldoun Rahal. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants. ACI Structural Journal. 2007. Vol. 104. No. 4. Pp. 402–411.
6. Колчунов В. И. Экспериментальные исследования трещинообразования железобетонные конструкций при кручении с изгибом / В. И. Колчунов, А. С. Сальников // Строительство и реконструкция. – 2016. – №3(65). – С. 24– 32.
7. Демьянов А.И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при кручении с изгибом и анализ их результатов / А.И. Демьянов, А.С. Сальников, Вл. И. Колчунов // Строительство и реконструкция. – 2017. – №4(72). – С. 17– 26.
8. Демьянов А.И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А.И. Демьянов, А.А. Покусаев, В. И. Колчунов // Строительство и реконструкция. – 2017. – №5(73). – С. 5– 14.
9. Демьянов А.И. Экспериментальные исследования деформирования железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А.И. Демьянов, В. И. Колчунов, А.А. Покусаев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. – 2017. – №6. – С. 37– 44.
10. Santhakumar R., Dhanaraj R., Chandrasekaran E. Behaviour of retrofitted reinforced concrete beams under combined bending and torsion : A numerical study. Electronic Journal of Structural Engineering. 2007. No. 7. Pp. 1–7.
11. 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.
12. Salnikov A., Kolchunov Vl., Yakovenko I. The computational model of spatial formation of cracks in reinforced concrete constructions in torsion with bending (2015), Applied Mechanics and Materials Vols. 725-726 (2015) pp. 784–789.
13. Iakovenko I., Kolchunov Vl. (2017). The development of fracture mechanics hypotheses applicable to the calculation of reinforced concrete structures for the second group of limit states. Journal of Applied Engineering Science, vol. 15(2017)3, article 455, pp. 366–375. (In English) doi:10.5937/jaes15-14662
14. Демьянов А. И. Разработка универсального короткого двухконсольного элемента к сопротивлению железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А.И. Демьянов Вл. И. Колчунов, И. А. Яковенко // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. – 2017. – №4(367). – С. 258–263.
15. Iakovenko I., Kolchunov V., Lymar I. (2017). Rigidity of reinforced concrete structures in the presence of different cracks. MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings». Transbud-2017. Kharkiv, Ukraine, April 19–21. 2017. Vol. 0216. 12 p.
16. Pettersen J. S. Non-Linear Finite Element Analyses of Reinforced Concrete with Large Scale Elements : Including a Case Study of a Structural Wall. Norwegian University of Science and Technology, 2014. 85 р.
17. 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.
18. Demyanov A., Kolchunov Vl. (2017). The dynamic loading in longitudinal and transverse reinforcement at instant emergence of the spatial сrack in reinforced concrete element under the action of a torsion with bending. Journal of Applied Engineering Science, vol. 15(2017)3, article 456, pp. 375–380. (In English) doi:10.5937/jaes15-14663
19. Голышев А.Б. и др. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие // А.Б. Голышев, В.Я. Бачинский, В.П. Полищук, А.В. Харченко, И.В. Руденко; Под редакцией А.В. Голышева. // 2-е изд., перераб. и доп. - К., Будивельнык, 1990. – 544 с.
20. Демьянов А.И. Расчетные модели статико-динамического деформирования железобетонной конструкции при кручении с изгибом в момент образования пространственной трещины // А.И. Демьянов, В.И. Колчунов, А.С. Сальников, М.М. Михайлов // Строительство и реконструкция. – 2017. – №3(71). – С. 13–22.
21. Колчунов В. И. Проблема приведения в соответствие опытных данных трещиностойкости железобетонных конструкций их теоретическим значениям / В.И. Колчунов, А.И. Демьянов, И.А. Яковенко, М.О. Гарба // Наука та будівництво. – 2018. – №1(15). – С. 42-49.
REFERENCES
1. Golyshev A. B. Soprotivleniye zhelezobetona [The resistance of reinforced concrete], Kiev: Basis, 2009. 432 p.
2. Bondarenko V.M. Raschetnye modeli silovogo soprotivleniya zhelezobetona [The computational model of a power resistance of reinforced concrete]. Moscow: ASV, 2004. 472 p.
3. Vishnu H. Jariwalaa, Paresh V. Patel, Sharadkumar P. Purohit. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites. Procedia Engineering. 2013. Vol. 51. Pp. 282–289.
4. 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. 04. Issue 05. Pp. 1367–1370.
5. Khaldoun Rahal. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants. ACI Structural Journal. 2007. Vol. 104. No. 4. Pp. 402–411.
6. Kolchunov Vl.I., Salnikov A.S., Eksperimentalnyye issledovaniya treshchinoobrazovaniya zhelezobetonnyye konstruktsiy pri kruchenii s izgibom [Experimental studies of crack formation of reinforced concrete structures under action torsion with bending]. Building and Reconstruction. 2016. No. 65(3). Pp. 24–32.
7. Demyanov A.I., Salnikov A.S., Kolchunov Vl.I. Eksperimentalnye issledovaniya zhelezobetonnykh konstruktsiy pri kruchenii s izgibom i analiz ikh rezultatov [The experimental investigations of reinforced concrete constructions under the action torsion with bending and analysis of their results]. Building and Reconstruction. 2017. No. 72(4). Pp. 17–26.
8. Demyanov A.I., Pokusaev A.A., Kolchunov V.I. Eksperimentalnye issledovaniya deformirovaniya zhelezobetonnykh konstruktsiy pri kruchenii s izgibom [The experimental investigations of deformation reinforced concrete structures under the action torsion with bending]. Building and Reconstruction. 2017. No. 73(5). Pp. 5–14.
9. Demyanov A.I., Kolchunov V.I., Pokusaev A.A. Eksperimentalnye issledovaniya deformirovaniya zhelezobetonnykh konstruktsiy pri kruchenii s izgibom [The experimental investigations of deformation reinforced concrete structures under the action torsion with bending]. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2017. No. 6. Pp. 37–44.
10. Santhakumar R., Dhanaraj R., Chandrasekaran E. Behaviour of retrofitted reinforced concrete beams under combined bending and torsion : A numerical study. Electronic Journal of Structural Engineering. 2007. No. 7. Pp. 1–7.
11. 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.
12. Salnikov A., Kolchunov Vl., Yakovenko I. The computational model of spatial formation of cracks in reinforced concrete constructions in torsion with bending (2015), Applied Mechanics and Materials Vols. 725-726 (2015) pp. 784–789.
13. Iakovenko I., Kolchunov Vl. The development of fracture mechanics hypotheses applicable to the calculation of reinforced concrete structures for the second group of limit states. Journal of Applied Engineering Science, vol. 15(2017)3, article 455, pp. 366–375. doi:10.5937/jaes15-14662
14. Demyanov A. I., Kolchunov Vl.I., Yakovenko I.A. Razrabotka universalnogo korotkogo dvukhkonsolnogo elementa k soprotivleniyu zhelezobetonnykh konstruktsiy pri kruchenii s izgibom [The development of universal short double-cantilever element, for resistance of reinforced concrete structures under the action torsion with bending]. The News of Higher Educational Institutions Technology of Textile Industry. 2017. No. 367(4). Pp. 258–263.
15. Iakovenko I., Kolchunov V., Lymar I. Rigidity of reinforced concrete structures in the presence of different cracks. MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings». Transbud-2017. Kharkiv, Ukraine, April 19–21. 2017. Vol. 0216. 12 p.
16. Pettersen J. S. Non-Linear Finite Element Analyses of Reinforced Concrete with Large Scale Elements : Including a Case Study of a Structural Wall. Norwegian University of Science and Technology, 2014. 85 р.
17. 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.
18. Demyanov A., Kolchunov Vl. The dynamic loading in longitudinal and transverse reinforcement at instant emergence of the spatial сrack in reinforced concrete element under the action of a torsion with bending. Journal of Applied Engineering Science, vol. 15(2017)3, article 456, pp. 375–380. doi:10.5937/jaes15-14663
19. Golyshev A.B., Bachinskiy V.Ya., Polishchuk V.P., Kharchenko A.V., Rudenko I.V. Proyektirovaniye zhelezobetonnykh konstruktsiy: Spravochnoye posobiye [Design of reinforced concrete structures: a reference guide] Kiev: Budivelnyk, 1990. – 544 p.
20. Demyanov A. I., Kolchunov Vl.I., Salnikov A.I., Mikhaylov M.M. Raschetnyye modeli statiko-dinamicheskogo deformirovaniya zhelezobetonnoy konstruktsii pri kruchenii s izgibom v moment obrazovaniya prostranstvennoy treshchiny [Calculation models of static-dynamic deformation of reinforced concrete structure under torsion with a bend at the moment of formation of a spatial crack]. Building and Reconstruction. 2017. No. 72(4). Pp. 17–26.
21. Kolchunov V.I., Demyanov A.I., Yakovenko I.A., Garba M.O. Problema privedeniya v sootvetstvie opytnykh dannykh treshchinostoykosti zhelezobetonnykh konstruktsiy ikh teoreticheskim znacheniyam [Bringing the experimental data of reinforced concrete structures crack resistance in correspondence with their theoretical values]. Science and construction. 2018. No. 15(1). Pp. 42-49.