Нашли ошибку на сайте?Сообщите нам:
НОВОСТИ
19.09.23
12.07.23
19.06.23
22.05.23
|
| |
|
Архив выпусков
Выпуск 1 (69), 2023
Обобщенные гипотезы депланации линейных и угловых деформаций в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением
Колчунов Вл. И.
Колчунов Вл. И., д-р техн. наук, проф., проф. кафедры уникальных зданий и сооружений, чл.-кор. РААСН, Юго-Западный государственный университет, Россия, г. Курск; Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, Россия, г. Москва, e-mail: vlik52@mail.ru | | | | | Постановка задачи. Проведен анализ гипотез депланации линейных и угловых деформаций в железобетоне при изгибе с кручением.
Результаты. Рассмотрен простой новый способ из семейств «метод сеток» для разработки сложных функций при изгибе с кручением. Разработаны и проанализированы эпюры угловых и линейных деформаций. Разработаны определенная и неопределенная сложные функции для нахождения линейных и угловых деформаций, изгибающих и крутящих моментов от сжатой области бетона с использованием гипотез деформаций и коэффициенты для проецирования нормальных и касательных напряжений (деформаций) через диаграммы сжатого бетона и рабочей арматуры. Определены депланации кривой от специальной геометрической фигуры деформаций в сложной функции. При этом имеем вееры нескольких градиентов, где получены отношения для пропорции гипотенузы, катетов и векторов.
Выводы. Построены малые квадраты для поля, где появляются скачки от боковых, нормальных и других трещин, плечи от любых квадратов до нейтральной оси и наполнения эпюр деформаций (напряжений) при изгибе с кручением для анализа деформаций, свернутых в простые выражения или в полном развернутом виде. Проведен анализ новых сложных функций с аппроксимацией функции из Тимошенко-Гудьера. Определена погрешность при нахождении значения сложных функций в рассмотренных точках (2 %) и в любых точках поперечного сечения (7 %).
| | | | Ключевые слова: железобетонные конструкции, билинейная поверхность, опасная пространственная трещина, эффект железобетона, депланация, вектора, фибры, линейная деформация, угловая деформация. |
DOI: 10.36622/VSTU.2023.69.1.001 | | | Библиографический список 1. Баширов, Х. З. Железобетонные составные конструкции зданий и сооружений / Х. З. Баширов, Вл. И. Колчунов, В. С. Федоров, И. А. Яковенко. — М.: АСВ, 2017. — 248 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. Справочное пособие по строительной механике / А. Б. Голышев, Вл. И. Колчунов, Н. В. Клюева, Б. М. Лисицин, И. Л. Машков, И. А. Яковенко. — М.: АСВ, 2014. — 432 с.
4. Верюжский, Ю. В. Методы механики железобетона / Ю. В. Верюжский, Вл. И. Колчунов. — К.: НАУ, 2005. — 653 с.
5. Голышев, А. Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, Вл. И. Колчунов. — К.: Основа, 2009. — 432 с.
6. Голышев, А. Б. Сопротивление железобетонных конструкций, зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях / Колчунов. Вл. И., Яковенко И. А. — К.: Талком, 2015. — 371 с.
7. Колчунов, Вл. И. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций / Вл. И. Колчунов, В. С. Федоров // Промышленное и гражданское строительство. — 2020. — № 8. — C. 16—23.
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. — http://doi.org/10.33979/2073-7416-2021-95-3-27-46.
9. Kolchunov, Vl. The new hypothesis angular deformation and filling of diagrams in bending with torsion in reinforced concrete structures / Vl. Kolchunov, A. Dem'yanov, M. Protchenko // Journal of Applied Engineering Science. — 2022. — Vol. 19 (4). — P. 972—979. — http://doi.org/10.5937/jaes0-32660.
10. Kolchunov, V. The New Linear Deformations Hypothesis of Reinforced Concrete Under Combined Torsion and Bending / V. Kolchunov, A. Demyanov, V. Shankov, S. Grichishnikov // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2021. — Vol. 182. — https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_9.
11. Kolchunov, V. Analysis of the «nagel effect» in reinforced concrete structures under torsion with bending / V. Kolchunov, A. Dem’yanov, N. Naumov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2020. — P. 953.
12. Karpenko, N. I. Calculation model of a complex stress reinforced concrete element of a boxed section during torsion with bending / N. I. Karpenko, Vl. I. Kolchunov, V. I. Travush // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2021. — № 3 (51). — P. 7—26. — https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.51.3.001.
13. 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 // ACI Struct. J. — 2019. — № 116. — P. 251—233. — https://doi.org/10.14359/51718014.
14. Bernardo, L. Modeling the Full Behavior of Reinforced Concrete Flanged Beams under Torsion / L. Bernardo // Appl. Sci. — 2019. — № 9. — P. 2730. — https://doi.org/10.3390/app9132730.
15. Lin, W. Experimental investigation on composite beams under combined negative bending and torsional moments / W. Lin // Advances in Structural Engineering. — 2021. — № 24 (6). — P. 1456—1465. — https://doi.org/10.1177/1369433220981660.
16. Křístek, V. Torsion of Reinforced Concrete Structural Members / V. Křístek, J. Průša, J. L. Vítek // Solid State Phenomena. — 2018. — Vol. 272. — P. 178—184. — http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ SSP.272.178.
17. 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. — No. 7. — P. 1—7.
18. 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, No.7. — P. 969—972.
19. 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.
20. Jariwalaa, V. H. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / V. H. Jariwalaa, P. V. Patel, S. P. Purohit. // Procedia Engineering. — 2013. — Vol. 51. — P. 282—289.
21. Tsai, H.-C. Modeling Torsional Strength of Reinforced Concrete Beams using Genetic Programming Polynomials with Building Codes / H.-C. Tsai, M.-C. Liao // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2019. — Vol. 23. — P. 3464—3475. — http://doi.org/10.1007/s12205-019-1292-7.
| | | | | Ссылка для цитирования Колчунов, Вл. И. Обобщенные гипотезы депланации линейных и угловых деформаций в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением / Вл. И. Колчунов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2023. - № 1 (69). - С. 9-26. - DOI: 10.36622/VSTU.2023.69.1.001. | | | | | | | | | English version | | | Generalized Deplanation Hypotheses for Linear and Angular Deformations in Reinforced Concrete Structures under Combined Torsion and Bending | Kolchunov Vl. I. | | | | | 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; Research Institute of Building Physics, Russia, Moscow, e-mail: vlik52@mail.ru |
| | | Statement of the problem. The analysis of the deplanation hypothesis for linear and angular deformations in reinforced concrete in bending with torsion has been carried out.
Results. The simple new method from that of grids has been developed for complex functions under the combined action of bending and torsion. The diagrams of linear and angular deformities and the new hypotheses have been analyzed. The complex functions have been found to determine the linear and angular deformations, bending and torque moments in the compressed area of concrete. The author has found the projection coefficients of linear and angular deformations using diagrams of compressed concrete and main reinforcement. Deplanations from a special geometric figure of deformations in a complex function have been found. There are vectors of several triangles and gradients, where the proportions of a hypotenuse, cathetuses and vectors have been derived.
Conclusions. It is also important that similar relative values can be obtained for any vectors. A field of the small squares have been plotted and the jumps from lateral, normal and other cracks appear have been determined. The fillings of the deformation (stress) diagrams have been obtained for the analysis of the moments in bending with torsion using simple expressions or in full form. The research on the complex function of linear and angular deformations and the approximation of a function from Timoshenko-Goodyear have been carried out. The error of the deformations value of using the complex function at the points under study is 2 % and is 7 % at any points of the cross section.
| | | | Keywords: reinforced concrete, Bilinear surface, dangerous spatial crack, deformation effect of reinforced concrete, deplanation, linear deformation, angular deformation. |
DOI: 10.36622/VSTU.2023.69.1.001
References 1. Bashirov, Kh. Z. Zhelezobetonnye sostavnye konstruktsii zdanii i sooruzhenii / Kh. Z. Bashirov, Vl. I. Kolchunov, V. S. Fedorov, I. A. Yakovenko. — M.: ASV, 2017. — 248 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. Spravochnoe posobie po stroitel'noi mekhanike / A. B. Golyshev, Vl. I. Kolchunov, N. V. Klyueva, B. M. Lisitsin, I. L. Mashkov, I. A. Yakovenko. — M.: ASV, 2014. — 432 s.
4. Veryuzhskii, Yu. V. Metody mekhaniki zhelezobetona / Yu. V. Veryuzhskii, Vl. I. Kolchunov. — K.: NAU, 2005. — 653 s.
5. Golyshev, A. B. Soprotivlenie zhelezobetona / A. B. Golyshev, Vl. I. Kolchunov. — K.: Osnova, 2009. — 432 s.
6. Golyshev, A. B. Soprotivlenie zhelezobetonnykh konstruktsii, zdanii i sooruzhenii, vozvodimykh v slozhnykh inzhenerno-geologicheskikh usloviyakh / Kolchunov. Vl. I., Yakovenko I. A. — K.: Talkom, 2015. — 371 s.
7. Kolchunov, Vl. I. Ponyatiinaya ierarkhiya modelei v teorii soprotivleniya stroitel'nykh konstruktsii / Vl. I. Kolchunov, V. S. Fedorov // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2020. — № 8. — C. 16—23.
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. — http://doi.org/10.33979/2073-7416-2021-95-3-27-46.
9. Kolchunov, Vl. The new hypothesis angular deformation and filling of diagrams in bending with torsion in reinforced concrete structures / Vl. Kolchunov, A. Dem'yanov, M. Protchenko // Journal of Applied Engineering Science. — 2022. — Vol. 19 (4). — P. 972—979. — http://doi.org/10.5937/jaes0-32660.
10. Kolchunov, V. The New Linear Deformations Hypothesis of Reinforced Concrete Under Combined Torsion and Bending / V. Kolchunov, A. Demyanov, V. Shankov, S. Grichishnikov // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2021. — Vol. 182. — https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_9.
11. Kolchunov, V. Analysis of the «nagel effect» in reinforced concrete structures under torsion with bending / V. Kolchunov, A. Dem’yanov, N. Naumov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2020. — P. 953.
12. Karpenko, N. I. Calculation model of a complex stress reinforced concrete element of a boxed section during torsion with bending / N. I. Karpenko, Vl. I. Kolchunov, V. I. Travush // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2021. — № 3 (51). — P. 7—26. — https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.51.3.001.
13. 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 // ACI Struct. J. — 2019. — № 116. — P. 251—233. — https://doi.org/10.14359/51718014.
14. Bernardo, L. Modeling the Full Behavior of Reinforced Concrete Flanged Beams under Torsion / L. Bernardo // Appl. Sci. — 2019. — № 9. — P. 2730. — https://doi.org/10.3390/app9132730.
15. Lin, W. Experimental investigation on composite beams under combined negative bending and torsional moments / W. Lin // Advances in Structural Engineering. — 2021. — № 24 (6). — P. 1456—1465. — https://doi.org/10.1177/1369433220981660.
16. Křístek, V. Torsion of Reinforced Concrete Structural Members / V. Křístek, J. Průša, J. L. Vítek // Solid State Phenomena. — 2018. — Vol. 272. — P. 178—184. — http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ SSP.272.178.
17. 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. — No. 7. — P. 1—7.
18. 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, No.7. —
P. 969—972.
19. 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.
20. Jariwalaa, V. H. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / V. H. Jariwalaa, P. V. Patel, S. P. Purohit. // Procedia Engineering. — 2013. — Vol. 51. — P. 282—289.
21. Tsai, H.-C. Modeling Torsional Strength of Reinforced Concrete Beams using Genetic Programming Polynomials with Building Codes / H.-C. Tsai, M.-C. Liao // KSCE Journal of Civil Engineering. — 2019. — Vol. 23. — P. 3464—3475. — http://doi.org/10.1007/s12205-019-1292-7.
|
|
|
|
|
