ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 2 (66), 2022


Практическая модель и пример квадратной железобетонной конструкции при кручении с изгибом


Колчунов Вл. И., Протченко М. В.

 

Колчунов Вл. И., д-р техн. наук, проф., проф. кафедры уникальных зданий и сооружений, член-кор. РААСН, Юго-Западный государственный университет, Россия, г. Курск, e-mail: vlik52@mail.ru

Протченко М. В., аспирант, Брянский государственный инженерно-технологический университет, Россия, г. Брянск, e-mail: maxBROMmax@ya.ru

 
 
Постановка задачи. Разработка практической расчетной модели железобетонных конструкций при кручении с изгибом квадратных поперечных сечений, наиболее полно отражающей особенности их действительной работы.
Результаты. В расчетной модели железобетонных конструкций при совместном действии внутренних усилий для построенной билинейной пространственной трещины получен критерий несущей способности из интенсивности укорочения предельных деформаций и проецирования диаграммы сложных упругопластических тензоров сжатого бетона. Определены реакции от деформационного воздействия бетона и арматуры в трещине с использованием деформационного эффекта и двухконсольного элемента. Предложена гипотеза относительных угловых деформаций для депланации и градиентов в трещине. Раскрытие трещин — накопление относительных сосредоточенных взаимных смещений арматуры и бетона.
Выводы. В пространственном сечении получены предельные деформаций при проецировании диаграммы сложных упругопластических тензоров сжатого бетона. Найдены внутренние усилия от деформационного воздействия бетона и арматуры в трещине. При этом получен важный алгоритм и численный пример.
 
Ключевые слова: железобетонные конструкции, алгоритм, пример расчета, квадратное сечение, расчетная схема, изгибающий момент, крутящий момент, опасная пространственная трещина.


DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.001

 

Библиографический список

1. Александров, А. В. Основы теории упругости и пластичности / А. В. Александров, В. Д. Потапов. — М.: Высш. шк., 1990. — 400 с.
2. Бондаренко, В. М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В. М. Бондаренко, Вл. И. Колчунов. — М.: АСВ, 2004. — 471 с.
3. Верюжский, Ю. В. Методы механики железобетона / Ю. В. Верюжский, Вл. И. Колчунов. — К.: Книжное издательство НАУ, 2005. — 653 с.
4. Голышев, А. Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, Вл. И. Колчунов. — К.: Основа, 2009. — 432 с.
5. 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.
6. Демьянов А. И. Расчетные модели деформирования железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях при кручении с изгибом / А. И. Демьянов // Строительство и реконструкция. — 2020. — № 4 (90). — С. 12—28.
7. Карпенко, Н. И. Общие модели механики железобетона / Н. И. Карпенко. — М.: Стройиздат, 1996. — 410 с.
8. Колчунов, Вл. И. Моменты в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением / Вл. И. Колчунов, А. И. Демьянов, М. В. Протченко // Строительство и реконструкция. — 2021. — № 3 (95). — С. 27—46.
9. Колчунов, Вл. И. Сложное сопротивление сжатой зоны бетона железобетонных конструкций при кручении / Вл. И. Колчунов, А. Г. Сафонов // Известия Орловского государственного технического университета. Сер.: Строительство и транспорт. — 2009. — № 1—21. — С. 38—42.
10. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть II. — М: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 144 с.
11. Травуш, В. И. Результаты экспериментальных исследований конструкций квадратного и коробчатого сечений из высокопрочного бетона при кручении с изгибом / В. И. Травуш, Н. И. Карпенко, Вл. И. Колчунов, С. С. Каприелов, А. И. Демьянов, А. В. Конорев // Строительство и реконструкция. — 2018. — № 6 (80). — C. 32—43.
12. Bernardo, L. Modeling the Full Behavior of Reinforced Concrete Flanged Beams under Torsion / L. Bernardo // Applied Sciences. — 2019. — Vol. 9 (13). — P. 2750. — DOI: 10.3390/app9132730.
13. Demyanov, A. 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. / A. Demyanov, Vl. Kolchunov // Journal of Applied Engineering Science. — 2017. — Vol. 15. — P. 375—380. — DOI: 10.5937/jaes15-14663.
14. Kalkan, I. Torsional Rigidities of Reinforced Concrete Beams Subjected to Elastic Lateral Torsional Buckling / I. Kalkan, S. Kartal // International Journal of Civil and Environmental Engineering. — 2017. — Vol. 11, № 7. — P. 969—972.
15. Karpyuk, V. M. General Case of Nonlinear Deformation-Strength Model of Reinforced Concrete Structures / V. M. Karpyuk, A. I. Kostyuk, Y. A. Semina // Strength of Materials. — 2018. — Vol. 50. — P. 453—454. — DOI: 10.1007/s11223-018-9990-9.
16. Kandekar, S. B. Study of torsional behavior of reinforced concrete beams strengthened with aramid fiber strips / S. B. Kandekar, R. S. Talikoti // International Journal of Advanced Structural Engineering. — 2018. — Vol. 10. — P. 465—474. — DOI: 10.1007/s40091-018-0208-y.
17. Khaldoun, R. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants / R. Khaldoun // ACI Structural Journal. — 2007. — Vol. 104, № 4. — P. 402—411.
18. Kim, C. Torsional Behavior of Reinforced Concrete Beams with High-Strength Steel Bars / C. Kim, S. Kim, K.-H. Kim, D. Shin, M. Haroon, J. — Y. Lee // Structural Journal. — 2019. — Vol. 116. — P. 251—233.
19. Kolchunov, Vl. The new hypothesis angular deformation and filling of diagrams in bending with torsion in reinforced concrete structures / Vl. I. Kolchunov, A. Dem'yanov, M. Protchenko // Journal of Applied Engineering Science. — 2021. — Vol. 19 (4). — P. 972—979. —DOI: 10.5937/jaes0-32660.
20. Křístek, V. Torsion of Reinforced Concrete Structural Members / V. Křístek, J. Průša, J. L. Vítek // Solid State Phenomena. — 2018.— Vol. 272. — P. 178—184. — DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.272.178.
21. Lin, W. Experimental investigation on composite beams under combined negative bending and torsional moments / W. Lin // Advances in Structural Engineering. — 2020. — Vol. 24. — P. 1456—1465. — DOI: 10.1177/1369433220981660.
22. Nahvi, H. Crack detection in beams using experimental modal data and finite element model / H. Nahvi, M. Jabbari // International Journal of Mechanical Sciences. — 2005. — Vol. 47. — P. 1477—1497.
23. Rahal, K. N. Torsional strength of reinforced concrete beams / K. N. Rahal // Canadian Journal of Civil Engineering. — 2000. — Vol. 27. — P. 445—453. — DOI: 10.1139/cjce-27-3-445.
24. Santhakumar, R. Behaviour of retrofitted reinforced concrete beams under combined bending and torsion: A numerical study / R. Santhakumar, R. Dhanaraj, E. Chandrasekaran // Electronic Journal of Structural Engineering. — 2007. — № 7. — P. 1—7.
25. Thomas, A. An Experimental Study on Combined Flexural And Torsional Behaviour Of RC Beams / A. Thomas, Afia S. Hameed // International Research Journal of Engineering and Technology. — 2017. — Vol. 04, Issue 05. — P. 1367—1370. — DOI: 10.13140/RG.2.2.19425.51045.
26. Vishnu, J. H. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / J. H. Vishnu, P. V. Paresh, P. P. Sharadkumar // Procedia Engineering. — 2013. —Vol. 51. — P. 282—289.

 
 

Ссылка для цитирования

Колчунов, Вл. И. Практическая модель и пример квадратной железобетонной конструкции при кручении с изгибом / Вл. И. Колчунов, М. В. Протченко // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2022. - № 2 (66). - С. 11-28. - DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.001.

 
 
 
 

English version 

 

Practical Model and Example of a Square Reinforced Concrete Structure at the Torsion with Bending

Kolchunov Vl. I., Protchenko M. V. 
 
 

Kolchunov Vl. I., D. Sc. in Engineering, Prof., Prof. of the Dept. of Unique Buildings and Structures, RAASN Corresponding Member, Southwestern State University, Russia, Kursk, e-mail: vlik52@mail.ru 

Protchenko M. V., PhD student, Bryansk State Engineering and Technological University, Russia, Bryansk, e-mail: maxBROMmax@yandex.ru


 
Statement of the problem. Development of a practical calculation model of reinforced concrete structures in torsion with bending of square cross-sections, most fully reflecting the features of the actual work of the structures.
Results. For the spatial crack, the sections from the first and second blocks and from the beginning to the end of the crack are considered. For practical calculations in compressed and tensile concrete, a broken cross-section of three sections, — two longitudinal and the third inclined, is accepted. When calculating the unknown forces, the solving equations of equilibrium and deformations for cross-sections, passing through the moment points for the equal-action moments, projections of internal and external forces have been compiled. Tangential torsional stresses and normal stresses are determined. With increasing bending moments, the height of the compressed area of concrete in the spatial section between the first and third cross-sections, which can be found from their strain relations, decreases. The «dowel» force in the tensile longitudinal and transverse reinforcement is taken into account, using a special second level model with discrete constants.
Conclusions. The bending moment, torsional moment and shear force in the spatial section k are determined for the dangerous crack.
 
Keywords: reinforced concrete, rectangular section, calculation scheme, bending moment, torsion, spatial crack, dangerous spatial crack, governing equations. 


DOI: 10.36622/VSTU.2022.66.2.001

References

1. Aleksandrov, A. V. Osnovy teorii uprugosti i plastichnosti / A. V. Aleksandrov, V. D. Potapov. — M.: Vyssh. shk., 1990. — 400 s.
2. Bondarenko, V. M. Raschetnye modeli silovogo soprotivleniya zhelezobetona / V. M. Bondarenko, Vl. I. Kolchunov. — M.: ASV, 2004. — 471 s.
3. Veryuzhskii, Yu. V. Metody mekhaniki zhelezobetona / Yu. V. Veryuzhskii, Vl. I. Kolchunov. — K.: Knizhnoe izdatel'stvo NAU, 2005. — 653 s.
4. Golyshev, A. B. Soprotivlenie zhelezobetona / A. B. Golyshev, Vl. I. Kolchunov. — K.: Osnova, 2009. — 432 s.
5. Dem'yanov, A. I. Eksperimental'nye issledovaniya zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom i analiz ikh rezul'tatov / A. I. Dem'yanov, A. S. Sal'nikov, Vl. I. Kolchunov // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2017. — № 4 (72). — S. 17—26.
6. Dem'yanov A. I. Raschetnye modeli deformirovaniya zhelezobetonnykh konstruktsii v zdaniyakh i sooruzheniyakh pri kruchenii s izgibom / A. I. Dem'yanov // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2020. — № 4 (90). — S. 12—28.
7. Karpenko, N. I. Obshchie modeli mekhaniki zhelezobetona / N. I. Karpenko. — M.: Stroiizdat, 1996. — 410 s.
8. Kolchunov, Vl. I. Momenty v zhelezobetonnykh konstruktsiyakh pri izgibe s krucheniem / Vl. I. Kolchunov, A. I. Dem'yanov, M. V. Protchenko // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2021. — № 3 (95). — S. 27—46.
9. Kolchunov, Vl. I. Slozhnoe soprotivlenie szhatoi zony betona zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii / Vl. I. Kolchunov, A. G. Safonov // Izvestiya Orlovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Ser.: Stroitel'stvo i transport. — 2009. — № 1—21. — S. 38—42.
10. Posobie po proektirovaniyu predvaritel'no napryazhennykh zhelezobetonnykh konstruktsii iz tyazhelykh i legkikh betonov (k SNiP 2.03.01-84). Chast' II. — M: TsITP Gosstroya SSSR, 1988. — 144 s.
11. Travush, V. I. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovanii konstruktsii kvadratnogo i korobchatogo sechenii iz vysokoprochnogo betona pri kruchenii s izgibom / V. I. Travush, N. I. Karpenko, Vl. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Dem'yanov, A. V. Konorev // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2018. — № 6 (80). — S. 32—43.
12. Bernardo, L. Modeling the Full Behavior of Reinforced Concrete Flanged Beams under Torsion / L. Bernardo // Applied Sciences. — 2019. — Vol. 9 (13). — P. 2750. — DOI: 10.3390/app9132730.
13. Demyanov, A. The dynamic loading in longitudinal and transverse reinforcement at instant emergence of the spatial srack in reinforced concrete element under the action of a torsion with bending. / A. Demyanov, Vl. Kolchunov // Journal of Applied Engineering Science. — 2017. — Vol. 15. — P. 375—380. — DOI: 10.5937/jaes15-14663.
14. Kalkan, I. Torsional Rigidities of Reinforced Concrete Beams Subjected to Elastic Lateral Torsional Buckling / I. Kalkan, S. Kartal // International Journal of Civil and Environmental Engineering. — 2017. — Vol. 11, № 7. — P. 969—972.
15. Karpyuk, V. M. General Case of Nonlinear Deformation-Strength Model of Reinforced Concrete Structures / V. M. Karpyuk, A. I. Kostyuk, Y. A. Semina // Strength of Materials. — 2018. — Vol. 50. — P. 453—454. — DOI: 10.1007/s11223-018-9990-9.
16. Kandekar, S. B. Study of torsional behavior of reinforced concrete beams strengthened with aramid fiber strips / S. B. Kandekar, R. S. Talikoti // International Journal of Advanced Structural Engineering. — 2018. — Vol. 10. — P. 465—474. — DOI: 10.1007/s40091-018-0208-y.
17. Khaldoun, R. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants / R. Khaldoun // ACI Structural Journal. — 2007. — Vol. 104, № 4. — P. 402—411.
18. Kim, C. Torsional Behavior of Reinforced Concrete Beams with High-Strength Steel Bars / C. Kim, S. Kim, K.-H. Kim, D. Shin, M. Haroon, J. — Y. Lee // Structural Journal. — 2019. — Vol. 116. — P. 251—233.
19. Kolchunov, Vl. The new hypothesis angular deformation and filling of diagrams in bending with torsion in reinforced concrete structures / Vl. I. Kolchunov, A. Dem'yanov, M. Protchenko // Journal of Applied Engineering Science. — 2021. — Vol. 19 (4). — P. 972—979. —DOI: 10.5937/jaes0-32660.
20. Křístek, V. Torsion of Reinforced Concrete Structural Members / V. Křístek, J. Průša, J. L. Vítek // Solid State Phenomena. — 2018.— Vol. 272. — P. 178—184. — DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.272.178.
21. Lin, W. Experimental investigation on composite beams under combined negative bending and torsional moments / W. Lin // Advances in Structural Engineering. — 2020. — Vol. 24. — P. 1456—1465. — DOI: 10.1177/1369433220981660.
22. Nahvi, H. Crack detection in beams using experimental modal data and finite element model / H. Nahvi, M. Jabbari // International Journal of Mechanical Sciences. — 2005. — Vol. 47. — P. 1477—1497.
23. Rahal, K. N. Torsional strength of reinforced concrete beams / K. N. Rahal // Canadian Journal of Civil Engineering. — 2000. — Vol. 27. — P. 445—453. — DOI: 10.1139/cjce-27-3-445.
24. Santhakumar, R. Behaviour of retrofitted reinforced concrete beams under combined bending and torsion: A numerical study / R. Santhakumar, R. Dhanaraj, E. Chandrasekaran // Electronic Journal of Structural Engineering. — 2007. — № 7. — P. 1—7.
25. Thomas, A. An Experimental Study on Combined Flexural And Torsional Behaviour Of RC Beams / A. Thomas, Afia S. Hameed // International Research Journal of Engineering and Technology. — 2017. — Vol. 04, Issue 05. — P. 1367—1370. — DOI: 10.13140/RG.2.2.19425.51045.
26. Vishnu, J. H. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / J. H. Vishnu, P. V. Paresh, P. P. Sharadkumar // Procedia Engineering. — 2013. —Vol. 51. — P. 282—289.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS