Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3090510.22363/1815-5235-2021-17-5-479-499Analysis and design of building structuresРасчет и проектирование строительных конструкцийResearch ArticleA new direction for calculating the strength of bent reinforced concrete elements along inclined sections with an example of calculating an experimental beamНовое направление по расчету прочности изгибаемых железобетонных элементов по наклонным сечениям с примером расчета опытной балки6193-8912StarishkoIvan N.СтаришкоИван НиколаевичAssociate Professor, Department of Highways, Institute of Civil Engineering, Candidate of Technical Sciencesдоцент, кафедра автомобильных дорог, Инженерно-строительный институт, кандидат технических наукstarishkoi@mail.ruVologda State UniversityВологодский государственный университет30122021175VOL 17, NO5 (2021)ТОМ 17, №5 (2021)47949927042022Copyright ©; 2021, Starishko I.N.Copyright ©; 2021, Старишко И.Н.2021Starishko I.N.Старишко И.Н.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/30905

The reliability of the operation of structures and structures as a whole Received: March 25, 2021 during their operation significantly depends on many factors that are not always Revised: May 27, 2021 fully taken into account by the calculation. One of the reasons for this may be a narrow Accepted: June 3, 2021 focus of many experimental researches, the results of which are taken for guidance in the development of the theory of calculation. Sometimes the calculation theories are not at all substantiated by experimental research. The experimental research methodology will give a positive effect for the development of a reliable theory for the calculation of bent reinforced concrete elements along inclined sections only when it combines the whole variety of influence of the main factors on the operation of the investigated elements, including the type of loads applied during testing - evenly distributed or focused, with deep analysis of the obtained results. In the proposed theory of strength calculation for inclined sections of bent reinforced concrete elements the relationship in the development of the stress-strain state under the action of a load both in normal and inclined sections to the longitudinal axis of the elements, up to the destruction of beams, obtained as a result of experimental theoretical research, is used. This ensures a close coincidence of the experimental and calculated data, increases the reliability, durability and economic efficiency of structures during their operation.

Надежность работы конструкций и сооружений в целом в процессе их эксплуатации существенно зависит от многих факторов, не всегда в полной мере учитываемых расчетом. Одной из причин этого может быть узкая направленность многих экспериментальных исследований, результаты которых приняты для ориентации при разработке теории расчета. Иногда теории расчета совсем не обоснованы экспериментальными исследованиями и поэтому могут давать большие расхождения с опытными результатами. Методика проведения экспериментальных исследований окажет положительный эффект на разработку надежной теории расчета изгибаемых железобетонных элементов по наклонным сечениям только тогда, когда будет сочетать все разнообразие влияния основных факторов на работу исследуемых элементов, в том числе и вид приложенных в процессе испытаний нагрузок - равномерно распределенных или сосредоточенных, с глубоким анализом полученных результатов. В предлагаемой теории расчета прочности по наклонным сечениям изгибаемых железобетонных элементов используется взаимосвязь в развитии напряженно-деформированного состояния при действии нагрузки как в нормальных, так и наклонных к продольной оси элементов сечениях, вплоть до разрушения балок, полученная в результате экспериментально-теоретических исследований. Это обеспечивает близкое совпадение опытных и расчетных данных, повышает надежность, долговечность и экономичность конструкций в процессе их эксплуатации.

bent elementscalculation methodinclined sectionsequilibrium equationsconcrete strength criteriashear spansbearing capacityизгибаемые элементыметод расчетанаклонные сеченияуравнения равновесиякритерии прочности бетонапролеты срезанесущая способностьKrasnoshchekov Y.V. Calculated model of the transverse strength resistance of reinforced concrete bending elements. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019;(2):182–192. (In Russ.)Краснощеков Ю.В. Расчетная модель сопротивления поперечной силе железобетонных изгибаемых элементов // Вестник СибАДИ. Строительство и архитектура. 2019. № 2. С. 182-192.Kani G.N.S. Rational theory for web-branching. SACI Proc. 1969;66(3):185–196.Kani G.N.S. A rational theory for the function of web reinforcement // SACI Proc. 1969. Vol. 66. No. 3. Pp. 185-196.Kumpyak O.G., Meshcheulov N.V. Oblique-section compressive and flexural strength of yield-supported concrete structures under dynamic load. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Arkhitekturno-Stroitel'nogo Universiteta. Journal of Сonstruction and Architecture. 2014;(6):70–80. (In Russ.)Кумпяк О.Г., Мещеулов Н.В. Прочность сжато-изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям на податливых опорах при динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 6. С. 70-80.Tikhonov I.N., Savrasov I.P. Experimental studies of the limiting states of reinforced concrete beams with a strength of 500 MPa strength. Zhilishchnoe Stroitel'stvo. 2010;(8):31–38. (In Russ.)Тихонов И.Н., Саврасов И.П. Экспериментальные исследования предельных состояний железобетонных балок с арматурой класса прочности 500 МПа // Жилищное строительство. 2010. № 8. С. 31-38.Zharnitsky V.I., Belikov A.A., Kurnavina S.O. Experimental study of resistance of reinforced concrete beams to the shear force. Industrial and Civil Engineering. 2011;(3):18–20. (In Russ.)Жарницкий В.И., Беликов А.А., Курнавина С.О. Экспериментальные исследования сопротивления железобетонных балок перерезывающей силе // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 3. С. 18-20.Zharnitsky V.I. Shear strength of reinforced concrete structures along the sections, coincident with a field of inclined cracks. Concrete and Reinforced Concrete a Look into the Future: Scientific Works of the III All-Russian (II International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete. 2014;1:27–38. (In Russ.)Жарницкий В.И. Прочность железобетонных конструкций по сечениям, совпадающим с фактическим полем направления трещин (теория и эксперимент) // Бетон и железобетон - взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону. 2014. Т. 1. С. 27-38.Cavagnis F., Fernández Ruiz M., Muttoni A. Shear failures in reinforced concrete members without transverse reinforcement: an analysis of the critical shear crack development on the basis of test results. Engineering Structures. 2015;103:157–173. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.015Cavagnis F., Fernández Ruiz M., Muttoni A. Shear failures in reinforced concrete members without transverse reinforcement: an analysis of the critical shear crack development on the basis of test results // Engineering structures. 2015. Vol. 103. Pp. 157-173. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.015Yang Y., Walraven J., Uijl J. den. Shear behavior of reinforced concrete beams without transverse reinforcement based on critical shear displacement. Journal of Structural Engineering. 2016;143(1):04016146. http://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001608Yang Y., Walraven J., Uijl J. den. Shear behavior of reinforced concrete beams without transverse reinforcement based on critical shear displacement // Journal of Structural Engineering. 2016. Vol. 143. Issue 1. 04016146. http://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001608Mohammed A.O.I. Experimental studies of strength inclined sections bent elements from autoclaved aerated concrete. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2021;1079(2):022062. http://doi.org/10.1088/1757899X/1079/2/022062Mohammed A.O.I. Experimental studies of strength inclined sections bent elements from autoclaved aerated concrete // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2021. Vol. 1079. Chapter 1. 022062. http://doi.org/10.1088/1757899X/1079/2/0220629Starishko I.N. Influence of the main factors on the bearing capacity of bent reinforced concrete elements in inclined sections obtained on the basis of experimental studies. Process Management and Scientific Development. Birmingham; 2021. p. 140–150.Starishko I.N. Influence of the main factors on the bearing capacity of bent reinforced concrete elements in inclined sections obtained on the basis of experimental studies // Process Management and Scientific Development. Birmingham, 2021. Pp. 140-150.Starishko I.N. The state of the existing calculation methods and the factors affecting the strength of bent reinforced concrete elements along inclined sections. Science Education Practice. Toronto; 2021. p. 54–66.Starishko I.N. The state of the existing calculation methods and the factors affecting the strength of bent reinforced concrete elements along inclined sections // Science Education Practice. Toronto, 2021. Pp. 54-66.Starishko I.N. Experimental studies of the effect of overhangs of compressed shelves on the carrying capacity of oblique sections in bending reinforced concrete beams of a T-shaped profile under the action of transverse forces. Academia. Architecture and Construction. 2016;(1):139–144. (In Russ.)Старишко И.Н. Экспериментальные исследования влияния свесов сжатых полок на несущую способность по наклонным сечениям в изгибаемых железобетонных балках таврового профиля при действии поперечных сил // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 1. С. 139-144.Leonhardt F., Walther R. Beiträge zur Behandlung der Schubprobleme im Stahlbetonbau. Beton-und Stahlbetonbau. 1961;56:277–290.Leonhardt F., Walther R. Beiträge zur Behandlung der Schubprobleme im Stahlbetonbau // Beton-und Stahlbetonbau. 1961. Vol. 56. Pp. 277-290.Starishko I.N., Zalesov A.S., Sigalov E.E. The load-carrying capacity along inclined sections of pre-stressed bending reinforced concrete elements. News of Higher Educational Institutions. Construction and Architecture.1976;(4): 21–26. (In Russ.)Старишко И.Н., Залесов А.С., Сигалов Э.Е. Несущая способность по наклонным сечениям предварительно-напряженных изгибаемых железобетонных элементов // Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1976. № 4. С. 21-26.Starishko I.N. Factors determining the carrying capacity of prestressed bending reinforced concrete elements in the supporting sections (Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences). Moscow; 1985. (In Russ.)Старишко И.Н. Факторы, определяющие несущую способность предварительно напряженных изгибаемых железобетонных элементов на приопорных участках: дис. … канд. техн. наук. М., 1985.Starishko I.N. Improvement of the method for calculation of reinforced concrete bending elements by inclined sections. Industrial and Civil Engineering. 2019;(5):14–23. (In Russ.)Старишко И.Н. Совершенствование методики расчета изгибаемых железобетонных элементов по наклонным сечениям // Промышленное гражданское строительство. 2019. № 5. С. 14-23. http://doi.org/10.33622/08697019.2019.05.31-40Zalesov A.S., Ilyin O.F. The carrying capacity of reinforced concrete elements under the action of transverse forces. Beton i Zhelezobeton. 1973;(6):19–21. (In Russ.)Залесов А.С., Ильин О.Ф. Несущая способность железобетонных элементов при действии поперечных сил // Бетон и железобетон. 1973. № 6. С. 19-21.Zalesov A.S., Ilyin O.F. Crack resistance of inclined sections of reinforced concrete elements. In: Dmitriev S.A. (ed.) Limit States of Elements of Reinforced Concrete Structures. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1976. p. 56–68. (In Russ.)Залесов А.С., Ильин О.Ф. Трещиностойкость наклонных сечений железобетонных элементов // Предельные состояния элементов железобетонных конструкций / под ред. С.А. Дмитриева. М.: Стройиздат, 1976. С. 56-68.Zwoyer E.M., Siess C.P. Ultimate strength of reinforced concrete beams without web reinforcement. ACI Journal. 1954;51:181–200.Zwoyer E.M., Siess C.P. Ultimate strength of reinforced concrete beams without web reinforcement // ACI Journal. 1954. Vol. 51. Pр. 181-200.Slepko L.M. Experimental study of rectangular prestressed reinforced concrete beams on the effect of transverse forces during bending (abstract of PhD thesis). Lviv; 1970. p. 95–115. (In Russ.)Слепко Л.М. Экспериментальное исследование прямоугольных предварительно напряженных железобетонных балок на действие поперечных сил при изгибе: автореф. дис. … канд. техн. наук. Львов. 1970. С. 95-115.Chekhavichyus R., Valikonis Yu. Investigation of the strength of a compressed zone of concrete over an inclined crack. Construction and Architecture: Materials of the Republican XIX Conference. Kaunas; 1969. (In Russ.)Чехавичюс Р., Валиконис Ю. Исследование прочности сжатой зоны бетона над наклонной трещиной // Строительство и архитектура: материалы XIX науч.-техн. конф. Каунас, 1969.Lorensten M. The theory of joint action of the bending moment and lateral force in beams of ordinary and prestressed reinforced concrete. Moscow; 1968. (In Russ.)Лоренстен М. Теория совместного действия изгибающего момента и поперечной силы в балках из обычного и предварительно напряженного железобетона / ГПНТБ СССР. М., 1968.Pukelis P.Yu. To the calculation of the strength of reinforced concrete elements along inclined sections according to SNiP II-21-75. Scientific Works. Vilnius Institute of Civil Engineering. 1977;(8):105–111. (In Russ.)Пукелис П.Ю. К расчету прочности железобетонных элементов по наклонным сечениям по СНиП-II-21-75 // Научные труды. Вильнюсский инженерно-строительный институт. 1977. Вып. 8. С. 105-111.Ignatavicius Ch.B. Studies of the strength of reinforced concrete rectangular and T-shaped beams in an inclined section (PhD thesis). Vilnius; 1973. (In Russ.)Игнатавичюс Ч.Б. Исследования прочности железобетонных прямоугольных и тавровых балок по наклонному сечению: дис.. канд. техн. наук. Вильнюс, 1973. 198 c.Granev V.V., Kodysh E.N. Development and updating of regulatory documents on the design and construction of industrial and civil buildings. Industrial and Civil Engineering. 2014;(7):9–12. (In Russ.)Гранев В.В., Кодыш Э.Н. Разработка и актуализация нормативных документов по проектированию и строительству промышленных и гражданских зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 7. С. 9-12.Glikin S.М. Actualization of construction norms and rules. Industrial and Civil Engineering. 2011;(7):12–14. (In Russ.)Гликин С.М. Актуализация строительных норм и правил // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7. С. 12-14.Silantyev A.S. Experimental studies of the effect of longitudinal reinforcement on the resistance of bending reinforced concrete elements without transverse reinforcement over inclined sections. Industrial and Civil Engineering. 2012;(1):8–61. (In Russ.)Силантьев А.С. Экспериментальные исследования влияния продольного армирования на сопротивление изгибаемых железобетонных элементов без поперечной арматуры по наклонным сечениям // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 1. С. 58-61.Borishansky M.S., Nikolaev Yu.K. The formation of oblique cracks in the walls of prestressed beams and the effect of prestressing on strength under the action of transverse forces. Strength and Rigidity of Reinforced Concrete Structures. Moscow; 1968. p. 5–56. (In Russ.)Боришанский М.С., Николаев Ю.К. Образование косых трещин в стенках предварительно напряженных балок и влияние предварительного напряжения на прочность под действием поперечных сил // Прочность и жесткость железобетонных конструкций. М., 1968. С. 5-56.Grigoriev D.A. Investigation of the work of thin-walled reinforced concrete beams with prestressed longitudinal reinforcement and clamps. Proceedings of the TSNIIS of the Ministry of Construction. Scientists and Inventors of Railway Transport. 1956;(19):228. (In Russ.)Григорьев Д.А. Исследование работы тонкостенных железобетонных балок с предварительно-напряженными продольной арматурой и хомутами // Труды ЦНИИС Минстроя. Ученые и изобретатели железнодорожного транспорта: сборник статей / сост. А.П. Третьяков. М.: Трансжелдориздат, 1956. Вып. 19. С. 228.Starishko I.N. The results of experimental studies of the influence of the main factors on the carrying capacity of oblique sections in bending reinforced concrete beams of rectangular and T-shaped profiles. Vestnik MGSU. Scientific and technical journal on construction and architecture. 2016; 7:8–18. (In Russ.)Старишко И.Н. Результаты экспериментальных исследований влияния основных факторов на несущую способность по наклонным сечениям в изгибаемых железобетонных балках прямоугольного и таврового профиля // Вестник МГСУ. 2016. № 7. С. 8-18Starishko I.N. Generalization of the results of experimental data on studies of the carrying capacity of inclined sections of bending reinforced concrete elements. Industrial and Civil Engineering. 2017;(4):51–57. (In Russ.)Старишко И.Н. Обобщение результатов экспериментальных данных исследований несущей способности наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 4. С. 51-57.Dmitriev S.A., Dmitryukova E.I. The effect of prestress on deformations and strength of bent elements. In: Dmitriev S.A. (ed.) The Limiting State of Elements of Reinforced Concrete Structures. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1976. (In Russ.)Дмитриев С.А., Дмитрюкова Е.И. Влияние предварительного напряжения на деформации и прочность изгибаемых элементов // Предельное состояние элементов железобетонных конструкций / под ред. С.А. Дмитриева. М.: Стойиздат, 1976.Dmitriev S.A., Dmitryukova E.I. The influence of prestress and design features of elements on the strength of inclined sections. In: Mikhailov K.V. (ed.) New about the Strength of Reinforced Concrete. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1977. (In Russ.)Дмитриев С.А., Дмитрюкова Е.И. Влияние предварительного напряжения и конструктивных особенностей элементов на прочность наклонных сечений // Новое о прочности железобетона / под ред. К.В. Михайлова. М.: Стройиздат, 1977.Doroshkevich L.A., Shostak B.A. On the influence of transverse reinforcement on the work of a beam along an inclined section. Bulletin of the Lviv Polytechnic Institute. Series: Issues of Modern Construction. 1971;(63):42–50. (In Russ.)Дорошкевич Л.А., Шостак Б.А. О влиянии поперечной арматуры на работу балки по наклонному сечению // Вестник Львовского политехнического института. Серия: Вопросы современного строительства. 1971. Вып. 63. С. 42-50.Bashirov H.Z., Fedorov V.S., Kolchunov V.I., Chernov K.M. Strength of reinforced concrete structures on inclined cracks of the third type. Herald of Civil Engineers. 2012;5(34):50–54. (In Russ.)Баширов Х.З., Федоров В.С., Колчунов В.И., Чернов К.М. Прочность железобетонных конструкций по наклонным трещинам третьего типа // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 5 (34). С. 50-54.Zorich A. On the calculation of the carrying capacity of ordinary and prestressed elements under the joint action of transverse force and bending moment. VI Conference on Concrete and Reinforced Concrete. Kiev: Budivelnik Publ.; 1966. (In Russ.)Зорич А.С. О расчете несущей способности обычных и преднапряженных элементов при совместном действии поперечной силы и изгибающего момента // VI конференция по бетону и железобетону. Киев: Будiвельник, 1966.Belobrov I.K., Mordich A I. Resistance of reinforced concrete bending elements to the action of transverse forces. In Mikhailov K.V. (ed.) New about the Strength of Reinforced Concrete. Moscow: Stroyizdat Publ., 1977. p. 223–243. (In Russ.)Белобров И.К., Мордич А.И. Сопротивление железобетонных изгибаемых элементов действию поперечных сил // Новое о прочности железобетона / под ред. К.В. Михайлова. М.: Стройиздат, 1977. С. 223-243.