Расчет по образованию нормальных трещин в железобетонном элементе на основе деформационной теории пластичности бетона Г.А. Гениева

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлена уточненная методика определения момента трещинообразования в железобетонных стержневых конструкциях с использованием диаграммы деформирования бетона, построенной на основе деформационной теории пластичности Г.А. Гениева, в которой инварианты напряженного и деформированного состояния бетона связаны между собой нелинейными зависимостями. В полученных определяющих уравнениях использованы гипотеза плоских сечений, а также предпосылка о достижении на растянутых волокнах поперечного сечения предельных значений деформаций бетона. Напряжения в бетоне определяются через значения деформаций в соответствии с нелинейной диаграммой деформирования бетона. На основе принятых предпосылок получены аналитические зависимости для определения момента трещинообразования в сечениях изгибаемых элементов с вариантами одиночного и двойного армирования. Полученные формулы применялись при анализе влияния различных факторов на трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов. Установлено, что при изменении процента армирования продольной растянутой или сжатой арматуры момент образования трещин практически не меняется. Наиболее эффективным методом повышения трещиностойкости является увеличение прочности бетона. Предложенная методика верифицирована сравнением с экспериментальными результатами на железобетонных опытных образцах. Сделан вывод о том, что использование диаграммы нелинейного деформирования бетона на основе теории пластичности Г.А. Гениева позволяет более строго оценить трещиностойкость железобетонных стержневых элементов.

Об авторах

Нгок Туен Ву

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ngoctuyennd91@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5755-8345
SPIN-код: 5948-4496

кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра фундаментального образования

Российская Федерация, 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Наталия Витальевна Федорова

Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук

Email: fedorovanv@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5392-9150
SPIN-код: 3365-8320

доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, отдел № 40 «Перспективные приоритетные направления в строительной технике»

Российская Федерация, 127238, Москва, Локомотивный пр-д, д. 21

Список литературы

  1. Al-Fakih A., Hisbany Mohd Hashim M., Alyousef R., Mutafi A., Hussein Abo Sabah S., Tafsirojjaman T. Cracking behavior of sea sand RC beam bonded externally with CFRP plate // Structures. 2021. Vol. 33. Pp. 1578–1589. http://doi.org/10.1016/J.ISTRUC.2021.05.042
  2. Nasser H., Vandewalle L., Verstrynge E. Effect of pre-existing longitudinal and transverse corrosion cracks on the flexural behaviour of corroded RC beams // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 319. Article 126141. http://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2021.126141
  3. Jebasingh D.J. Experimental and numerical study on the cracking behavior and flexural strength of RC shallow beams with rectangular opening and varying length // Structures. 2022. Vol. 40. Pp. 460–468. http://doi.org/10.1016/J.ISTRUC.2022.04.040
  4. Nayak C.B., Narule G.N., Surwase H.R. Structural and cracking behaviour of RC T-beams strengthened with BFRP sheets by experimental and analytical investigation // Journal of King Saud University – Engineering Sciences. 2022. Vol. 34. No. 6. Pp. 398–405. http://doi.org/10.1016/J.JKSUES.2021.01.001
  5. Мурашев В.И. Трещиноустойчивость, жесткость и прочность железобетона. М.: Машстройиздат, 1950. 268 c.
  6. Гвоздев А.А., Боришанский М.С. К вопросу о расчете изгибаемых элементов по стадии разрушения // Проект и стандарт. 1934. № 8. С. 7–12.
  7. Залесов А.С., Мухамедиев Т.А., Чистяков Е.А. Расчет трещиностойкости железобетонных конструкций по новым нормативным докуменам // Бетон и железобетон. 2002. № 5. С. 15–19.
  8. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991. 767 c.
  9. Карпенко Н.И., Радайкин О.В. К совершенствованию диаграмм деформирования бетона для определения момента трещинообразования и разрушающего момента в изгибаемых железобетонных элементах // Строительство и реконструкция. 2012. T. 41. № 3. С. 10–16.
  10. Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н., Трекин Д.Н. Совершенствование метода оценки трещиностойкости изгибаемых железобетонных элементов // Бетон и железобетон. 2020. Т. 601. № 1. С. 61–64.
  11. Трекин Н.Н., Кодыш Э.Н., Трекин Д.Н. Расчет по образованию нормальных трещин на основе деформационной модели // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 7. С. 74–78.
  12. Ерышев В.А., Косков М.Ю. К методике определения момента трещинообразования изгибаемых железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели // Вестник НГИЭИ. 2017. Т. 79. № 12. С. 32–42.
  13. Мухамедиев Т.А. Учет неупругих свойств бетона при расчете железобетонных конструкций по образованию трещин // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. Т. 280. № 5. С. 24–29.
  14. Колчунов Вл.И. Численно-аналитический метод в механике железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 6. С. 525–533. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-525-533
  15. Тамразян А.Г., Черник В.И., Мацеевич Т.А., Манаенков И.К. Аналитическая модель деформирования железобетонных колонн на основе механики разрушения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 6. С. 573–583. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-573-583
  16. Li Z., Zhu H., Du C., Gao D., Yuan J., Wen C. Experimental study on cracking behavior of steel fiber-reinforced concrete beams with BFRP bars under repeated loading // Composite Structures. 2021. Vol. 267. Article 113878. http://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2021.113878
  17. Wei C., Zhang Q., Yang Z., Li M., Cheng Z., Bao Y. Flexural cracking behavior of reinforced UHPC overlay in composite bridge deck with orthotropic steel deck under static and fatigue loads // Engineering Structures. 2022. Vol. 265. Article 114537. http://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2022.114537
  18. Cui S., Xu X., Chen Z., Zeng G., Ouyang Q., Li G. Effect of different sizing agent-treated basalt fibers on bending and cracking performance of reinforced BFRC beams // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 365. Article 130037. http://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2022.130037
  19. Zhao M., Li C., Su J., Shang P., Zhao S. Experimental study and theoretical prediction of flexural behaviors of reinforced SFRELC beams // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 208. Pp. 454–463. http://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2019.03.037
  20. Luo J., Shao X., Fan W., Cao J., Deng S. Flexural cracking behavior and crack width predictions of composite (steel + UHPC) lightweight deck system // Engineering Structures. 2019. Vol. 194. Pp. 120–137. http://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2019.05.018
  21. Głodkowska W., Ziarkiewicz M. Cracking behavior of steel fiber reinforced waste sand concrete beams in flexure – experimental investigation and theoretical analysis // Engineering Structures. 2018. Vol. 176. Pp. 1–10. http://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2018.08.097
  22. Ismail M.K., Hassan A.A.A., AbdelAleem B.H., El-Dakhakhni W. Flexural behavior and cracking of lightweight RC beams containing coarse and fine slag aggregates // Structures. 2023. Vol. 47. Pp. 1005–1019. http://doi.org/10.1016/J.ISTRUC.2022.11.065
  23. Travush V.I., Karpenko N.I., Kolchunov Vl.I., Kaprielov S.S., Demyanov A.I., Bulkin S.A., Moskovtseva V.S. Results of experimental studies of complex-stressed beams of circular cross-section made of high-strength fibro-reinforced concrete // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. T. 16. № 4. С. 290–297. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-4-290-297
  24. Корсун В.И., Карпенко С.Н., Макаренко С.Ю., Недорезов А.В. Современные критерии прочности для бетонов при объемных напряженных состояниях // Строительство и реконструкция. 2021. Т. 97. № 5. С. 16–30.
  25. Fedorova N.V., Vu N.T., Medyankin M.D., Phan D.Q. Determination of the viscosity modulus of concrete under static-dynamic loading regimes // International Scientific Siberian Transport Forum. 2022. Vol. 403. No. 1. Pp. 1294–1302.
  26. Yuan P., Xiao L., Wang X., Xu G. Failure mechanism of corroded RC beams strengthened at shear and bending positions // Engineering Structures. 2021. Vol. 240. http://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2021.112382
  27. Yu X.Y., Jiang C., Zhang W.P. Failure mode-based calculation method for bending bearing capacities of corroded RC beams strengthened with CFRP sheets // Engineering Structures. 2022. Vol. 271. Article 114946. http://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2022.114946
  28. Зиновьев В.Н. Эффект дилатации и диаграмма состояний бетона при одноосном и трехосном сжатии. Ч. 2 // Бетон и железобетон. 2015. № 2. С. 27–31.
  29. Зиновьев В.Н., Смолягов О.О., Григорьев А.А. Методы исследования микротрещинообразования бетона при одноосном сжатии // Бетон и железобетон. 2014. № 1. С. 27–31.
  30. Зиновьев В.Н. Объединенная диаграмма состояний и параметрические уровни микротрещинообразования бетона. Ч. 3 // Бетон и железобетон. 2015. № 3. С. 28–31.
  31. Колчунов В.И., Яковенко И.А. Об использовании гипотезы плоских сечений в железобетоне // Строительство и реконструкция. 2011. Т. 38. № 6. С. 16–23.
  32. Гениев Г.А. Вариант деформационной теории пластичности бетона // Бетон и железобетон. 1969. № 2. С. 18–19.
  33. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 c.
  34. Колчунов В.И., Аль-Хашими О.И., Протченко М.В. Жесткость железобетонных конструкций при изгибе с поперечной и продольной силами // Строительство и реконструкция. 2021. № 6. С. 5–19.

© Ву Н.Т., Федорова Н.В., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах