ПРОДОЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ УКОРОЧЕНИЯ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ СЖАТИИ ОТ НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
ПРОДОЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ УКОРОЧЕНИЯ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ СЖАТИИ ОТ НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-1-202-221Ключевые слова:
центральное сжатие, внецентренное сжатие, вертикальная деформация, продольная жесткость, сталежелезобетонная конструкция, колонна, высотное зданиеАннотация
Определение и исследование продольных деформаций укорочения сталежелезобетонных конструкций является важным этапом в вопросе расчета сложных пространственных схем зданий, поскольку их игнорирование может затруднить эксплуатацию объекта и, в некоторых случаях, привести к выходу из строя примыкающих конструкций. Ранее исследованию продольных деформаций укорочения сталежелезобетонных конструкций не уделялось должного внимания.
Дана оценка продольных деформаций укорочения для сталежелезобетонных сжатых элементов с применением большого диапазона тяжелых бетонов (от В25 до В80) и процентов армирования (от 0 до 22%), произведен расчет деформаций. Представлен анализ экспериментальных данных, полученных при испытании условно центрально сжатых моделей колонн сталежелезобетонных конструкций. Показано, что существующие диаграммы работы бетона не вполне точно описывают работу составной сталежелезобетонной конструкции, в частности, ее укорочение и приведенную жесткость. При работе конструкции на сжатие бетон разрушается на более ранних этапах нагружения, чем это было бы для бетона или железобетона. Этот факт вызван напряженно-деформированным состоянием разделенного стальными элементами бетонного сечения, а также эффектами раннего отслоения и проскальзывания по контактной поверхности «сталь-бетон». Для того, чтобы устранить установленное разночтение в определении величины продольной деформации (укорочения) при действии кратковременных нагрузок и экспериментально полученных данных, необходимо использовать систему дополнительных коэффициентов, которые должны увеличивать теоретическую величину ожидаемых относительных деформаций, а также должны учитывать особенности работы бетонов обычной и высокой прочности в составе сжимаемых сталежелезобетонных конструкций. При определении значений жесткостей для сталежелезобетонных конструкций под действием кратковременных нагрузок и приведении расчетной продольной жесткости к величине, близкой к экспериментальным данным, предложено ввести дополнительный коэффициент, который дополнительно понижает продольную жесткость конструкции в зависимости от уровня напряжений в бетоне и стали.
Библиографические ссылки
ANSI/AISC 360-16 An American National Standard. Specification for Structural Steel Buldings. (2016) Chicago: American Institute of Steel Construction. 676 p.
Griffis, L.G. (1993) Serviceability Limit States Under Wind Load. Engineering Journal. Ameri-can Institute of Steel Construction. Q1. pp. 1-16.
Travush V.I., Konin D.V., Rozhkova L.S., Krylov A.S., Kaprielov S.S., Chilin I.A., Fimkin A.I (2016) Eksperimental'nye issledovaniya stalezhelezobetonnyh konstrukcij, rabotayushchih na vnecentrennoe szhatie [Ex-perimental studies of steel-reinforced concrete structures operating on off-center compression]. Academia. Architecture and construction, no 3, pp. 127-135.
Travush V.I., Kaprielov S.S., Konin D.V., Krylov A.S., Kashevarova G.G., Chilin I.A (2016) Opredelenie nesushchej sposobnosti na sdvig kontaktnoj poverhnosti «stal'-beton» v stalezhelezobetonnyh konstrukciyah dlya betonov razlichnoj prochnosti na szhatie i fibrobetona [Determination of the bearing ca-pacity for shear of the contact surface "steel-concrete" in steel-reinforced concrete structures for concretes of various compressive strength and fiber concrete]. Construction and recon-struction, no 4 (66), pp. 45-55.
Desyatkin M.A., Konin D.V., Martirosyan A.S., Travush V.I (2015) Raschet stalezhelezobetonnoj kolonny vysotnogo doma na kosoe vnecentrennoe szhatie [Calculation of a steel-reinforced column of a high-rise building for oblique off-center compression] Housing construction, no 5, pp. 92-95.
Travush V.I., Rozhkova L.S., Krylov A.S. (2016) Otechestvennyj i zarubezhnyj opyt issledovanij raboty stalezhelezobetonnyh konstrukcij na vnecentrennoe szhatie [Domestic and foreign experience in researching the opera-tion of steel-reinforced concrete structures for non-central compression] Construction and re-construction, no 5, pp. 31-44.
Mukhamediev T.A., Starchikova O.I. (2016) Raschet prochnosti stalezhelezobetonnyh kolonn s ispol'zovaniem deformacionnoj modeli [Calculation of the strength of steel-reinforced concrete columns using a deformation model] Concrete and reinforced concrete, no 4, pp. 18-21.
Karpenko N.I. (1996) Obshchie modeli mekhaniki zhelezobetona [General models of reinforced concrete mechanics] Moscow: Stroyizdat, 416 p. (In Russian)
Murashkin G.V., Murashkin V.G. (1997) Modelirovanie diagrammy deformirovaniya betona i skhemy napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya [Modeling of the deformation diagram of concrete and the scheme of the stress-strain state] Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Stroitel'stvo, no 10, pp. 4-6.
Mordovsky S.S., Murashkin V.G. (2012) Napryazhyonnoe sostoyanie eksperimental'nyh obrazcov pri vnecentrennom nagruzhenii [The stressed state of experimental samples under extreme loading]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, no 4. Available at: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6794 (accessed 03 January 2018).
Karpenko N.I., Sokolov B.S., Radaykin O.V. (2013) K raschyotu prochnosti, zhyostkosti i treshchinostojkosti vnecentrenno szhatyh zhelezobetonnyh elementov s primeneniem nelinejnoj deformacionnoj modeli [On the cal-culation of strength, stiffness and crack re-sistance of non-centrally compressed reinforced concrete elements using a nonlinear deformation model]. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta, no 4(26), pp. 113-120.
Karpenko N.I., Karpenko S.N. (2012) O diagrammnoj metodike rascheta deformacij sterzhnevyh elementov i ee chastnyh sluchayah [On the diagrammatic methodology for calculat-ing deformations of rod elements and its special cases] Concrete and iron-concrete, no 6, pp. 20-27.
Arleninov P.D. (2016) Deformation and stability of compressed and non-centrally compressed core reinforced concrete elements, taking into account creep and cracking (PhD thesis), Mos-cow, JSC "SIC "Construction" (NIIZHB named after A.A. Gvozdev). – 143 p. (In Russian)
Krylov S.B. (2012) Kriticheskaya sila dlya zhelezobetonnyh sterzhnevyh elementov [Criti-cal force for reinforced concrete core elements] Academia. Architecture and Construction, no 2, pp. 136-138.
Arleninov P.D. (2015) Analiz razlichnyh metodik sozdaniya raschetnyh skhem pri komp'yuternom modelirovanii nesushchih konstrukcij [Analysis of various methods for creating computational schemes for computer modeling of load-bearing structures] BST: Byulleten' stroitel'noj tekhniki, no 5(969), pp.58-59.
Karpenko N.I., Sokolov B.S., Radaykin O.V. (2013) Analiz i sovershenstvovanie krivolinejnyh diagramm deformirovaniya betona dlya rascheta zhelezobetonnyh konstrukcij po deformacionnoj modeli [Analysis and improvement of curvilinear diagrams of concrete deformation for the calculation of reinforced concrete structures according to the deformation model] Industrial and civil construction, no.1, pp.28-30.
Bezgodov, I., Kaprielov, S., & Sheynfeld, A. (2022) Relationship between strength and de-formation characteristics of high-strength self-compacting concrete. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, no 18(2), pp. 175–183.
Kaprielov, S., Sheinfeld, A., Selyutin, N. (2022) Control of heavy concrete characteristics affect-ing structural stiffness. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, no18(1), pp. 24–39.
Chiorino M.A., Carreira J. (2012) Factors Af-fecting Creep and Shrinkage of Hardened Con-crete and Guide for Modelling. The Indian Con-crete Journal, no 12(86), pp.11-24.
Guilin Zhang, Pang Chen, Xiaoyu Si, Jingde Wang, Yang Han (2022) Research on Shrinkage and Shrinkage Models of Reinforced Concrete Specimens. The Open Civil Engineering Journal, no 16(1), pp. 1-10.
Darko Nakov (2024) Early-age thermal and shrinkage cracking in reinforced concrete struc-tures. Proceedings of the Contemporary Civil Engineering Practice 2024, June 2024, Ruma, Serbia, рр. 40-51.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ANSI/AISC 360-16 An American National Standard. Specification for Structural Steel Buldings. – Chicago: American Institute of Steel Construction. 2016. 676 p.
Griffis, L.G. Serviceability Limit States Under Wind Load // Engineering Journal. American Institute Of Steel Construction, 1993, Q1. pp. 1-16.
Травуш В.И., Конин Д.В., Рожкова Л.С., Крылов А.С., Каприелов С.С., Чилин И.А., Фимкин А.И. Экспериментальные исследо-вания сталежелезобетонных конструкций, работающих на внецентренное сжатие // Academia. Архитектура и строительство. 2016, № 3, С. 127-135.
Травуш В.И., Каприелов С.С., Конин Д.В., Крылов А.С., Кашеварова Г.Г., Чилин И.А. Определение несущей способности на сдвиг контактной поверхности «сталь-бетон» в сталежелезобетонных конструкциях для бе-тонов различной прочности на сжатие и фибробетона // Строительство и реконструк-ция, 2016, №4 (66), С. 45-55.
Десяткин М.А., Конин Д.В., Мартиросян А.С., Травуш В.И. Расчет сталежелезобетон-ной колонны высотного дома на косое вне-центренное сжатие // Жилищное строитель-ство, 2015, № 5, С. 92-95.
Травуш В.И., Рожкова Л.С., Крылов А.С. Отечественный и зарубежный опыт исследо-ваний работы сталежелезобетонных конст-рукций на внецентренное сжатие // Строи-тельство и реконструкция, 2016, №5, С. 31-44.
Мухамедиев Т.А., Старчикова О.И. Расчет прочности сталежелезобетонных колонн с использованием деформационной модели // Бетон и железобетон, 2006, №4, С. 18-21.
Карпенко Н.И. Общие модели механики же-лезобетона. – М.: Стройиздат, 1996. – 416 с.
Мурашкин Г.В., Мурашкин В.Г. Моделиро-вание диаграммы деформирования бетона и схемы напряженно-деформированного со-стояния // Известия высших учебных заведе-ний. Строительство, 1997, №10, С. 4-6.
Мордовский С.С., Мурашкин В.Г. Напря-жённое состояние экспериментальных об-разцов при внецентренном нагружении // Современные проблемы науки и образова-ния, 2012, № 4. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6794 (дата об-ращения: 01.03.2018).
Карпенко Н.И., Соколов Б.С., Радайкин О.В. К расчёту прочности, жёсткости и трещино-стойкости внецентренно сжатых железобе-тонных элементов с применением нелиней-ной деформационной модели // Известия Ка-занского государственного архитектурно-строительного университета, 2013, №4(26), С. 113-120.
Карпенко Н.И., Карпенко С.Н. О диаграмм-ной методике расчета деформаций стержне-вых элементов и ее частных случаях // Бетон и железобетон, 2012, №6, С. 20-27.
Арленинов П.Д. Деформирование и устойчивость сжатых и внецентренно сжатых стержневых железобетонных элементов с учетом ползучести и трещинообразования – Кандидатская диссертация, АО «НИЦ «Строительство» (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева), 2016, С. 143.
Крылов С.Б. Критическая сила для железо-бетонных стержневых элементов // Academia. Архитектура и строительство, 2012, №2, С. 136-138.
Арленинов П.Д. Анализ различных методик создания расчетных схем при компьютерном моделировании несущих конструкций // БСТ: Бюллетень строительной техники, №5(969), 2015, С.58-59.
Карпенко Н.И., Соколов Б.С., Радайкин О.В. Анализ и совершенствование криволиней-ных диаграмм деформирования бетона для расчета железобетонных конструкций по де-формационной модели // Промышленное и гражданское строительство, 2013, №1, С.28-30.
Bezgodov, I., Kaprielov, S., & Sheynfeld, A. Relationship between strength and deformation characteristics of high-strength self-compacting concrete // International Journal for Computa-tional Civil and Structural Engineering, 2022, №18(2), pp. 175–183.
Kaprielov, S., Sheinfeld, A., Selyutin, N. Con-trol of heavy concrete characteristics affecting structural stiffness // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2022, №18(1), pp. 24–39.
Chiorino M.A., Carreira J. Factors Affecting Creep and Shrinkage of Hardened Concrete and Guide for Modelling // The Indian Concrete Journal, 2012, № 12(86), pp. 11-24.
Guilin Zhang, Pang Chen, Xiaoyu Si, Jingde Wang, Yang Han. Research on Shrinkage and Shrinkage Models of Reinforced Concrete Spec-imens // The Open Civil Engineering Journal, 2022, no 16(1), pp. 1-10.
Darko Nakov. Prsline usled rane termičke kontrakcije i skupljanja u armirano-betonskimkonstrukcijama // Proceedings of the Contemporary Civil Engineering Practice 2024, 2024, Ruma, Serbia, рр. 40-51.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
