Нашли ошибку на сайте?Сообщите нам:
НОВОСТИ
25.03.24
08.02.24
20.12.23
13.11.23
|
| |
|
Архив выпусков
Выпуск 2 (62), 2021
Расчетная модель сложнонапряженного железобетонного элемента коробчатого сечения при кручении с изгибом
Карпенко Н. И., Колчунов Вл. И., Травуш В. И.
Карпенко Н. И., д-р техн. наук, проф., зав. лаб., академик РААСН, Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ), Россия, г. Москва; Юго-Западный государственный университет (ЮЗГУ), Россия, г. Курск, e-mail: niisf_lab9@mail.ru Колчунов Вл. И., д-р техн. наук, проф., проф. кафедры уникальных зданий и сооружений, гл. науч. сотрудник, академик РААСН, Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ), Россия, г. Москва, e-mail: vlik52@mail.ru Травуш В. И., д-р техн. наук, проф., гл. науч. сотрудник, академик РААСН, e-mail: Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ), Россия, г. Москва, travush@mail.ru | | | | | Постановка задачи. На основе анализа отечественных и зарубежных научных публикаций и нормативных документов установлено, что известные деформационные модели для расчета сложнонапряженных железобетонных элементов при кручении с изгибом носят достаточно условный характер. В связи с этим в статье рассматривается решение задачи создания расчетной модели железобетонного элемента при кручении с изгибом в стадии после образования трещин, наиболее полно учитывающей специфику трещинообразования, деформирования и разрушения таких элементов. Рассмотрен случай, когда из возможных внешних воздействий наибольшее влияние на напряженно-деформированное состояние оказывает действие крутящего и изгибающего моментов.
Результаты. На основе уравнений статики и физических соотношений железобетона определены расчетные параметры, такие как напряжения в бетоне сжатой зоны, высота сжатого бетона, напряжения в хомутах, деформации в бетоне и арматуре, кривизна и угол закручивания железобетонного элемента.
Выводы. Полученные аналитические зависимости апробированы численным расчетом железобетонного обвязочного ригеля наружного контура жилого здания коробчатого сечения из высокопрочного бетона. Предложенная деформационная модель может быть использована при проектировании широкого класса железобетонных конструкций, работающих на изгиб с кручением.
| | | | Ключевые слова: железобетон, расчетная модель, деформирование, сложное сопротивление, кручение с изгибом, трещины. |
DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.001 | | | Библиографический список 1. Арзамасцев, С. А. К расчету железобетонных элементов на изгиб с кручением / С. А. Арзамасцев, В. В. Родевич // Известия вузов. Строительство. — 2015. — № 9. — С. 99—109.
2. 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.
3. Демьянов, А. И. Экспериментальные исследования деформирования железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А. И. Демьянов, Вл. И. Колчунов, А. А. Покусаев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2017. — № 6. — С. 37—44.
4. Карпенко, Н. И. К определению деформаций стержневых железобетонных коробчатых элементов с трещинами при кручении / Н. И. Карпенко // Реферативный сб. ЦИНИСА: Межотраслевые вопросы строительства. «Отечественный опыт». — 1970. — № 10.
5. Карпенко, Н. И. Деформации железобетонных трубчатых элементов, подвергнутых кручению после образования трещин / Н. И. Карпенко, Э. Г. Елагин // Бетон и железобетон. — 1970. — № 3. — С. 3—12.
6. Карпенко, Н. И. К расчету деформаций железобетонных стержней с трещинами при изгибе с кручением / Н. И. Карпенко // Сб. НИИЖБ: Теория железобетона, посвященном 75-летию со дня рождения А. А. Гвоздева. — М.: Стройиздат, 1972. — С. 50—59.
7. Карпенко, Н. И. Теория деформирования железобетона с трещинами / Н. И. Карпенко. — М.: Стройиздат, 1976. — 208 с.
8. Карпенко, Н. И. Общие модели механики железобетона / Н. И. Карпенко. — М.: Стройиздат, 1996. — 410 с.
9. Касаев, Д. Х. Прочность бетонных и трещиностойкость железобетонных элементов прямоугольного сечения при кручении и изгибе с кручением / Д. Х. Касаев // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии. — 2000. — С. 164—171.
10. Колчунов, В. И. Деформационные модели железобетона при особых воздействиях / В. И. Колчунов, Вл. И. Колчунов, Н. В. Федорова // Промышленное и гражданское строительство. — 2018. — № 8. — С. 54—60.
11. Колчунов, Вл. И. Понятийная иерархия моделей в теории сопротивления строительных конструкций / Вл. И. Колчунов, В. С. Федоров // Промышленное и гражданское строительство. — 2020. — № 8. — С. 16—23. — DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.16-23.
12. Травуш, В. И. Результаты экспериментальных исследований конструкций квадратного и коробчатого сечений из высокопрочного бетона при кручении с изгибом / В. И. Травуш, Н. И. Карпенко, В. И. Колчунов, С. С. Каприелов, А. И. Демьянов, А. В. Конорев // Строительство и реконструкция. — 2018. — № 6—80. — С. 32—43.
13. Травуш, В. И. Результаты экспериментальных исследований сложнонапряженных балок круглого поперечного сечения из высокопрочного фиброжелезобетона / В. И. Травуш, Н. И. Карпенко, В. И. Колчунов, С. С. Каприелов, А. И. Демьянов, С. А. Булкин, В. С. Московцева // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2020. — № 4. — С. 290—297.
14. Травуш, В. И. Основные результаты экспериментальных исследований железобетонных конструкций из высокопрочного бетона В100 круглого и кольцевого сечений при кручении с изгибом / В. И. Травуш, Н. И. Карпенко, В. И. Колчунов, С. С. Каприелов, А. И. Демьянов, А. В. Конорев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2019. — № 1. — С. 51—61.
15. Чистова, Т. П. Экспериментальное исследование деформаций обычных железобетонных элементов коробчатого и сплошного прямоугольного сечения при чистом кручении / Т. П. Чистова // Прочность и жесткость железобетонных конструкций: сб. ст. — М.: Стройиздат, 1971.
16. Klein, G. Torsion simplified: a failure plane model for desigh of spandrel beams / G. Klein, G. Lucier, S. Rizkalla, P. Zia, H. Gleich // ACI Concrete International Journal. — 2012. — P. 1—19.
17. 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. — № 7. — P. 969—972.
18. Karpenko, N. I. Calculated model of a complex-stressed reinforced concrete element under torsion with bending / N. I. Karpenko, Vl. I. Kolchunov, V. I. Kolchunov, V. I. Travush // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. — 2021. — Vol. 17, № 1. — P. 34—47.
19. Travush, V. I. Results of experimental studies of high-strength fiber reinforced concrete beams with round cross-sections under combined bending and torsion / V. I. Travush, N. I. Karpenko, V. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Demyanov, S. A. Bulkin, V. S. Moskovtseva // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. — 2020. — Vol. 16, № 4. — P. 290—297. | | | | | Ссылка для цитирования Карпенко, Н. И. Расчетная модель сложнонапряженного железобетонного элемента коробчатого сечения при кручении с изгибом / Н. И. Карпенко, Вл. И. Колчунов, В. И. Травуш // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 2 (62). - С. 9-26. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.001. | | | | | | | | | English version | | | Calculation Model of a Complex Stress Reinforced Concrete Element of a Boxed Section During Torsion with Bending | Karpenko N. I., Kolchunov Vl. I., Travush V. I. | | | | | Karpenko N. I., D. Sc. in Engineering, Prof., Head of Lab., RAASN Academician, Research Institute of Structural Physics (NIISF), Russia, Moscow, e-mail: niisf_lab9@mail.ru Kolchunov Vl. I., D. Sc. in Engineering, Prof., Prof. of the Dept. of Unique Buildings and Structures, Major Researcher, RAASN Academician, Research Institute of Structural Physics (NIISF), Russia, Moscow; Southwestern State University (SWU), Russia, Kursk, e-mail: vlik52@mail.ru Travush V. I., D. Sc. in Engineering, Prof., Major Researcher, RAASN Academician, Research Institute of Structural Physics (NIISF), Russia, Moscow, e-mail: travush@mail.ru
|
| | | Statement of the problem. Based on the analysis of domestic and foreign scientific publications and guidelines, it is found that the known deformation models for the calculation of complex tensile reinforced concrete elements during torsional bending are quite conditional. Therefore the article considers the solution of the problem of designing a computational model of a reinforced concrete element during torsion with bending in the post-crack stage, which most fully accounts for the specifics of crack formation, deformation and destruction of such elements. The case is considered for when among all possible external influences the action of torques and bending moments has the greatest influence on the stress-strain.
Results. Using the equations of statics and physical ratios of reinforced concrete, the calculated parameters are identified such as stresses in concrete of compressed zone, height of compressed concrete, stresses in clamps, deformations in concrete and reinforcement, curvature and torsion angle of reinforced concrete element.
Conclusions. The obtained analytical dependences were tested by means of numerical calculation of the reinforced concrete strapping crossbar of the outer contour of a residential building of box section of high-strength concrete. The suggested deformation model can be employed in the design of a wide class of reinforced concrete structures working on torsional bending. | | | | Keywords: reinforced concrete, design model, deformation, complex resistance, torsion with bending, cracks. |
DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.001
References 1. Arzamastsev, S. A. K raschetu zhelezobetonnykh elementov na izgib s krucheniem / S. A. Arzamastsev, V. V. Rodevich // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo. — 2015. — № 9. — S. 99—109.
2. 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.
3. Dem'yanov, A. I. Eksperimental'nye issledovaniya deformirovaniya zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom / A. I. Dem'yanov, Vl. I. Kolchunov, A. A. Pokusaev // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2017. — № 6. — S. 37—44.
4. Karpenko, N. I. K opredeleniyu deformatsii sterzhnevykh zhelezobetonnykh korobchatykh elementov s treshchinami pri kruchenii / N. I. Karpenko // Referativnyi sb. TsINISA: Mezhotraslevye voprosy stroitel'stva. «Otechestvennyi opyt». — 1970. — № 10.
5. Karpenko, N. I. Deformatsii zhelezobetonnykh trubchatykh elementov, podvergnutykh krucheniyu posle obrazovaniya treshchin / N. I. Karpenko, E. G. Elagin // Beton i zhelezobeton. — 1970. — № 3. — S. 3—12.
6. Karpenko, N. I. K raschetu deformatsii zhelezobetonnykh sterzhnei s treshchinami pri izgibe s krucheniem / N. I. Karpenko // Sb. NIIZhB: Teoriya zhelezobetona, posvyashchennom 75-letiyu so dnya rozhdeniya A. A. Gvozdeva. — M.: Stroiizdat, 1972. — S. 50—59.
7. Karpenko, N. I. Teoriya deformirovaniya zhelezobetona s treshchinami / N. I. Karpenko. — M.: Stroiizdat, 1976. — 208 s.
8. Karpenko, N. I. Obshchie modeli mekhaniki zhelezobetona / N. I. Karpenko. — M.: Stroiizdat, 1996. — 410 s.
9. Kasaev, D. Kh. Prochnost' betonnykh i treshchinostoikost' zhelezobetonnykh elementov pryamougol'nogo secheniya pri kruchenii i izgibe s krucheniem / D. Kh. Kasaev // Beton i zhelezobeton v tret'em tysyacheletii. — 2000. — S. 164—171.
10. Kolchunov, V. I. Deformatsionnye modeli zhelezobetona pri osobykh vozdeistviyakh / V. I. Kolchunov, Vl. I. Kolchunov, N. V. Fedorova // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2018. — № 8. — S. 54—60.
11. 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. — S. 16—23. — DOI: 10.33622/0869-7019.2020.08.16-23.
12. 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, V. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Dem'yanov, A. V. Konorev // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2018. — № 6—80. — S. 32—43.
13. Travush, V. I. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovanii slozhnonapryazhennykh balok kruglogo poperechnogo secheniya iz vysokoprochnogo fibrozhelezobetona / V. I. Travush, N. I. Karpenko, V. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Dem'yanov, S. A. Bulkin, V. S. Moskovtseva // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2020. — № 4. — S. 290—297.
14. Travush, V. I. Osnovnye rezul'taty eksperimental'nykh issledovanii zhelezobetonnykh konstruktsii iz vysokoprochnogo betona V100 kruglogo i kol'tsevogo sechenii pri kruchenii s izgibom / V. I. Travush, N. I. Karpenko, V. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Dem'yanov, A. V. Konorev // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2019. — № 1. — S. 51—61.
15. Chistova, T. P. Eksperimental'noe issledovanie deformatsii obychnykh zhelezobetonnykh elementov korobchatogo i sploshnogo pryamougol'nogo secheniya pri chistom kruchenii / T. P. Chistova // Sb. Prochnost' i zhestkost' zhelezobetonnykh konstruktsii. — M.: Stroiizdat, 1971.
16. Klein, G. Torsion simplified: a failure plane model for desigh of spandrel beams / G. Klein, G. Lucier, S. Rizkalla, P. Zia, H. Gleich // ACI Concrete International Journal. — 2012. — P. 1—19.
17. 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. — № 7. — P. 969—972.
18. Karpenko, N. I. Calculated model of a complex-stressed reinforced concrete element under torsion with bending / N. I. Karpenko, Vl. I. Kolchunov, V. I. Kolchunov, V. I. Travush // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. — 2021. — Vol. 17, № 1. — P. 34—47.
19. Travush, V. I. Results of experimental studies of high-strength fiber reinforced concrete beams with round cross-sections under combined bending and torsion / V. I. Travush, N. I. Karpenko, V. I. Kolchunov, S. S. Kaprielov, A. I. Demyanov, S. A. Bulkin, V. S. Moskovtseva // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. — 2020. — Vol. 16, № 4. — P. 290—297.
|
|
|
|
|
