Методическое пособие 826

Научный журнал строительства и архитектуры

Рис. 4. Расположение смежной трещины последующего уровня междудвумя трещинами предыдущего уровня:

а) вдоль оси поперечной арматуры; б) вдоль оси продольной арматуры

Для определения расстояния между пространственными трещинами второго уровня их образования используется соотношение между напряжениями в арматуре в сечении I−I и в сечении с опасной пространственной трещиной, отыскиваемой по критерию максимальной ширины их раскрытия:

a-lcrc,2 S,С

Отсюда

При этом появление нового уровня трещинообразования соответствует уровню нагрузки, при которой соблюдается следующее неравенство:

где η вдоль поперечной арматуры от опасной наклонной трещины определяется из следующих соотношений (рис. 4б):

При движении вправо вдоль продольной арматуры получим такие соотношения (рис.4б):

20

При движении влево от опасной пространственной трещины сравниваются lcrc функциональное и l* (рис. 4) и в случае необходимости используем аналогичные соотношения:

При этом за пределы участка, где εbt(y) ≤ εbt,u, не выходим:

За пределы участка, ограниченного lcrc,1 (рис. 4), также не выходим.

В случае наличия обрывов продольной арматуры на участке пространственных наклонных трещин соотношения (35) и (37) несколько видоизменяются, а именно: кроме отношения напряжений в арматуре, учитываются также отношения площадей продольной арматуры (до и после обрыва). В итоге при движении вправо эти формулы примут вид:

Таким образом, трещинообразование продолжается до момента разрушения. При этом выделяется не один (как это принято в ряде известных методик), а несколько уровней трещинообразования:

При сравнении функционального и уровневого значений lcrc выполняется анализ возможной реализации появления последующих уровней трещинообразования.

Располагая уровнями трещинообразования вдоль продольной и поперечной арматуры железобетонной конструкции, можно построить полную картину различных трещин, прилегающих к сосредоточенной силе и к опоре (рис. 3), и определить ширину их раскрытия. При этом под раскрытием трещин понимается накопление относительных условных сосредоточенных взаимных смещений арматуры и бетона на участках, расположенных по обе стороны от трещины:

00

4.Расчет расстояния между пространственными трещинами и ширины их раскрытия в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом (случай 2). Для случая 2

так же, как для случая 1, расстояние между пространственными трещинами первого вида lcrc,1 может быть определено из отношения (28) (рис. 5, 6).

21

Научный журнал строительства и архитектуры

Рис. 5. Расчетная схема к определению расстояния междутрещинами первого вида (случай 2): а — схема усилий и выбор системы координат к образованию первой пространственной трещины

Рис. 6. Расположение смежной трещины последующего уровня междудвумя трещинами предыдущего уровня: а) вдоль оси поперечной арматуры; б) вдоль оси продольной арматуры

Из него следует, что

Для определения расстояния между пространственными трещинами второго уровня для случая 2 так же, как и для случая 1, используется соотношение (30), из него:

22

В случае 2, как и в случае 1, появление нового уровня трещинообразования соответствует уровню нагрузки, при которой соблюдается неравенство (32), где η вдоль поперечной арматуры от опасной наклонной трещины определяется из соотношений (33)—(40).

Таким образом, трещинообразование продолжается до момента разрушения. При этом выделяется не один (как это принято в ряде известных методик), а несколько уровней трещинообразования (cм систему (41)).

Расстояние между трещинами lcrc определяется из условия, в соответствии с которым удлинения бетона наблюдаются на поверхности конструкции в среднем сечении (на участке между трещинами).

Анализ показывает, что увеличение деформаций в арматуре при росте нагрузки вызывает уменьшение расстояния между трещинами. При этом появление нового уровня трещинообразования соответствует уровню нагрузки, при котором соблюдается следующее неравенство

Трещинообразование продолжается до момента разрушения (см. систему(41)). Значение ψs вычисляется до проведения специальных исследований по методике норм. В итоге общий алгоритм расчета сводится к следующему:

1)определяем в соответствии с разработанной методикой параметры напряженнодеформированного состояния расчетного сечения;

2)определяем функциональное значение lcrc, затем из неравенства (41) находят уровне-

вое значение lcrc;

3) определяем ширину раскрытия трещин (подробнее рассмотрено в п. 5).

5. Расчет ширины раскрытия трещин в железобетонных конструкциях при центральном растяжении с учетом эффекта нарушения сплошности. Раскрытие трещин — это накопление относительных условных сосредоточенных взаимных смещений арматуры и бетона на участках, расположенных по обе стороны от трещины (развитие гипотезы ТомасаГолышева).

Теперь в соответствии с третьей предпосылкой выражение (42) принимает вид:

При выполнении практических расчетов ширину раскрытия трещин, вычисленную по формуле (46), следует умножить на коэффициент kr, учитывающий депланацию бетона в сечении с трещиной, и также умножить на коэффициенты ϕl,η, учитывающие длительность действия нагрузки и профиль поверхности арматуры соответственно и определяемые в соответствии с нормативными документами.

Депланация в сечении с трещиной (рис. 7) учитывается с помощью коэффициента kr. Коэффициент kr определяется в соответствии с результатами исследований [34]. Их анализ показывает, что для практических расчетов можно рекомендовать упрощенную зависимость:

где ds — диаметр арматуры, r — радиус пограничного слоя.

Полученная зависимость (46) учитывает влияние ряда важных факторов, таких как: деформация арматуры в сечении с трещиной, расстояние между трещинами, параметры сцепления В арматуры с бетоном, геометрические характеристики сечения и характеристики бетона.

23

Научный журнал строительства и архитектуры

В итоге общий алгоритм расчета сводится к следующему:

1)определяем в соответствии с разработанной методикой параметры напряженнодеформированного состояния расчетного сечения;

2)определяем функциональное значение lcrc, затем из неравенства (41) находят уровневое значение lcrc;

3)по формуле (46) вычисляем значение acrc.

Таким образом, предложен способ расчета сопротивления железобетонных конструкций при совместном действии поперечной силы, изгибающего и крутящего моментов (случай 2) для второй стадии напряженно-деформированного состояния, который позволяет выявить действительное напряженно-деформированное состояние при наличии пространственных трещин, с определением расстояния между трещинами и ширины их раскрытия.

Выводы

1.Рассмотрен способ расчета сопротивления железобетонных конструкций при совместном действии изгибающего момента, крутящего момента и поперечной силы для второй стадии напряженно-деформированного состояния (случай 1 — при появлении пространственных трещин первого типа на нижней грани конструкции).

Приведены предпосылки, положенные в основу предлагаемого способа расчета. Рассмотрены схемы расположения сжатой зоны, возникающие в пространственном сечении железобетонной конструкции при действии изгиба с кручением. Показаны аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: отсекаемом сечением, проходящим в конце пространственной трещины; образуемым спиралеобразной трещиной, и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины.

2.Рассмотрен способ расчета сопротивления железобетонных конструкций при совместном действии изгибающего момента, крутящего момента и поперечной силы для второй стадии напряженно-деформированного состояния (случай 2 — при появлении пространственных трещин первого типа на боковой грани конструкции).

3.Рассмотрен способ расчета расстояния между пространственными трещинами и ширины их раскрытия в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом (случай 1 — сжатая зона бетона расположена у верхней грани железобетонной конструкции).

Получены аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: отсекаемом сечением, проходящим в конце пространственной трещины; образуемым спиралеобразной трещиной и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины.

24

Проекция опасной пространственной трещины отыскивается как функция многих переменных и имеет четкую физическую интерпретацию в виде множества пространственных сечений, на равновесие которых влияют параметры, входящие в составленные уравнения. Среди этого множества сечений найдется и такое, которому будет соответствовать максимальная ширина раскрытия пространственных трещин.

Проведенный анализ показывает, что для определения действительного напряженнодеформированного состояния железобетонных конструкций возникает необходимость в наличии полной картины трещинообразования в процессе нагружения. Рассмотрены не только различные уровни трещинообразования пространственных трещин, но и построены формулы для определения расстояний между ними. Для получения полной картины развития и раскрытия пространственных трещин выделен представительный объем из железобетонной конструкции в виде расчетной схемы второго и последующих уровней. В соответствии с построенной расчетной схемой получены уравнения для определения расстояния между пространственными трещинами различных видов и ширины их раскрытия.

4. Рассмотрен способ расчета расстояния между пространственными трещинами и ширины их раскрытия в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом (случай 2 — сжатая зона бетона расположена у боковой грани железобетонной конструкции).

Получены аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: отсекаемом сечением, проходящим в конце пространственной трещины; образуемым спиралеобразной трещиной и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины.

Проекция опасной пространственной трещины отыскивается как функция многих переменных и имеет четкую физическую интерпретацию в виде множества пространственных сечений, на равновесие которых влияют параметры, входящие в составленные уравнения. Среди этого множества сечений найдется и такое, которому будет соответствовать максимальная ширина раскрытия пространственных трещин.

Для определения действительного напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций возникает необходимость в наличии полной картины трещинообразования в процессе нагружения. Рассмотрены не только различные уровни трещинообразования пространственных трещин, но и построены формулы для определения расстояний между ними. Для получения полной картины развития и раскрытия пространственных трещин выделен представительный объем из железобетонной конструкции в виде расчетной схемы второго и последующих уровней. В соответствии с построенной расчетной схемой, получены уравнения для определения расстояния между пространственными трещинами различных видов и ширины их раскрытия.

Библиографический список

1.Бондаренко, В. М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов. — М.: АСВ, 2004. — 472 с.

2.Голышев, А.Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, В. И. Колчунов. — К.: Основа, 2009. —

432 с.

3.Демьянов, А. И. Разработка универсального короткого двухконсольного элемента к сопротивлению железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А. И. Демьянов, Вл. И. Колчунов, И. А. Яковенко // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 2017. — № 4 (367). — С. 258—263.

4.Демьянов, А. И. Расчетные модели статико-динамического деформирования железобетонной кон-

струкции при кручении с изгибом в момент образования пространственной трещины / А. И. Демьянов, В. И. Колчунов, А. С. Сальников, М. М. Михайлов // Строительство и реконструкция. — 2017. — № 3 (71). — С. 13—22.

5. Демьянов, А. И. Экспериментальные исследования деформирования железобетонных конструкций при кручении с изгибом / А. И. Демьянов, В. И. Колчунов, А. А. Покусаев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2017. — № 6. — С. 37—44.

25

Научный журнал строительства и архитектуры

6.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.

7.Демьянов, А. И. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций при кручении

сизгибом / А. И. Демьянов, А. А. Покусаев, В. И. Колчунов // Строительство и реконструкция. — 2017. — № 5 (73). — С. 5—14.

8. Залесов, А. С. Прочность железобетонных элементов при кручении и изгибе / А. С. Залесов, Б. П. Хозяинов // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1991. — № 1. — С. 1—4.

9.Колчунов, В. И. Проблема приведения в соответствие опытных данных трещиностойкости железо-

рукций при кручении с изгибом / В. И. Колчунов, А. С. Сальников // Строительство и реконструкция. — 2016. — № 3 (65). — С. 24—32.

11. Колчунов, В. И. Расчетная модель «нагельного эффекта» в железобетонном элементе // В. И. Колчунов, Э. И. Заздравны // Известия вузов. Строительство. — 1996. —№ 10. — С. 25—29.

12.СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 / Минстрой России. — М., 2012. — 155 с.

13.Adheena, T. An Experimental Study on Combined Flexural and Torsional Behaviour of RC Beams / Adheena Thomas, Afia S Hameed // International Research Journal of Engineering and Technology. — 2017. — Vol. 4, Issue 5. — P. 1367—1370.

14.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.

15. Iakovenko, I. Rigidity of Reinforced Concrete Structures in the Presence of Different Cracks / I. Iakovenko, V. Kolchunov, I. Lymar // MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings», Transbud—2017, April 19—21. — Kharkiv, Ukraine, 2017. — Vol. 0216. — 12 p.

16.Iakovenko, I. The Development of Fracture Mechanics Hypotheses Applicable to the Calculation of Reinforced Concrete Structures for the Second Group of Limit States / I. Iakovenko, V. Kolchunov // Journal of Applied Engineering Science. — 2017. — Vol. 15. — P. 366—375. — DOI: 10.5937/jaes15-14662.

17.Ilker, K. Torsional Rigidities of Reinforced Concrete Beams Subjected to Elastic Lateral Torsional Buckling / Ilker Kalkan, Saruhan Kartal // International Journal of Civil and Environmental Engineering. — 2017. — Vol. 11, № 7. — P. 969—972.

18.Khaldoun, Rahal. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants / Khaldoun Rahal // ACI Structural Journal. — 2007. — Vol. 104,

№4. — P. 402—411.

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.Pettersen, J. S. Non-Linear Finite Element Analyses of Reinforced Concrete with Large Scale Elements: Including a Case Study of a Structural Wall / J. S. Pettersen. — Norwegian University of Science and Technology, 2014. — 85 р.

21.Salnikov, A. The Computational Model of Spatial Formation of Cracks in Reinforced Concrete Constructions in Torsion with Bending / A. Salnikov, Vl. Kolchunov, I. Yakovenko // Applied Mechanics and Materials. — 2015. — Vol. 725—726. — P. 784—789.

22.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.

23.Vishnu, H. Jariwalaa. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / Vishnu H. Jariwalaa, Paresh V. Patel, Sharadkumar P. Purohit // Procedia Engineering. — 2013. — Vol. 51. — P. 282—289.

References

1.Bondarenko, V. M. Raschetnye modeli silovogo soprotivleniya zhelezobetona / V. M. Bondarenko, V. I. Kolchunov. — M.: ASV, 2004. — 472 s.

2.Golyshev, A. B. Soprotivlenie zhelezobetona / A. B. Golyshev, V. I. Kolchunov. — K.: Osnova, 2009. —

432 s.

26

3.Dem'yanov, A. I. Razrabotka universal'nogo korotkogo dvukhkonsol'nogo elementa k soprotivleniyu zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom / A. I. Dem'yanov, Vl. I. Kolchunov, I. A. Yakovenko // Izvestiya vuzov. Tekhnologiya tekstil'noi promyshlennosti. — 2017. — № 4 (367). — S. 258—263.

4.Dem'yanov, A. I. Raschetnye modeli statiko-dinamicheskogo deformirovaniya zhelezobetonnoi

konstruktsii pri kruchenii s izgibom v moment obrazovaniya prostranstvennoi treshchiny / A. I. Dem'yanov,

V.I. Kolchunov, A. S. Sal'nikov, M. M. Mikhailov// Stroitel'stvoi rekonstruktsiya.—2017. —№ 3(71). —S. 13—22.

5.Dem'yanov, A. I. Eksperimental'nye issledovaniya deformirovaniya zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom / A. I. Dem'yanov, V. I. Kolchunov, A. A. Pokusaev // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2017. — № 6. — S. 37—44.

6.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.

7.Dem'yanov, A. I. Eksperimental'nye issledovaniya zhelezobetonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom / A. I. Dem'yanov, A. A. Pokusaev, V. I. Kolchunov // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2017. — № 5 (73). — S. 5—14.

8. Zalesov, A. S. Prochnost' zhelezobetonnykh elementov pri kruchenii i izgibe / A. S. Zalesov,

B.P. Khozyainov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 1991. — № 1. — S. 1—4.

9.Kolchunov, V. I. Problema privedeniya v sootvetstvie opytnykh dannykh treshchinostoikosti zhelezobetonnykh konstruktsii ikh teoreticheskim znacheniyam / V. I. Kolchunov, A. I. Dem'yanov, I. A. Yakovenko, M. O. Garba // Nauka ta budіvnitstvo. — 2018. — № 1 (15). — S. 42—49.

10.Kolchunov, V. I. Eksperimental'nye issledovaniya treshchinoobrazovaniya zhelezobetonnye konstruktsii pri kruchenii s izgibom / V. I. Kolchunov, A. S. Sal'nikov // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2016. — № 3 (65). — S. 24—32.

11. Kolchunov, V. I. Raschetnaya model' «nagel'nogo effekta» v zhelezobetonnom elemente //

V.I. Kolchunov, E. I. Zazdravny// Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 1996. —№ 10. — S. 25—29.

12.SP 63.13330.2012. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii. Osnovnye polozheniya. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 52-01-2003 / Minstroi Rossii. — M., 2012. — 155 s.

13.Adheena, T. An Experimental Study on Combined Flexural and Torsional Behaviour of RC Beams / Adheena Thomas, Afia S Hameed // International Research Journal of Engineering and Technology. — 2017. — Vol. 4, Issue 5. — P. 1367—1370.

14.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.

15. Iakovenko, I. Rigidity of Reinforced Concrete Structures in the Presence of Different Cracks / I. Iakovenko, V. Kolchunov, I. Lymar // MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings», Transbud—2017, April 19—21. — Kharkiv, Ukraine, 2017. — Vol. 0216. — 12 p.

16.Iakovenko, I. The Development of Fracture Mechanics Hypotheses Applicable to the Calculation of Reinforced Concrete Structures for the Second Group of Limit States / I. Iakovenko, V. Kolchunov // Journal of Applied Engineering Science. — 2017. — Vol. 15. — P. 366—375. — DOI: 10.5937/jaes15-14662.

17.Ilker, K. Torsional Rigidities of Reinforced Concrete Beams Subjected to Elastic Lateral Torsional Buckling / Ilker Kalkan, Saruhan Kartal // International Journal of Civil and Environmental Engineering. — 2017. — Vol. 11, № 7. — P. 969—972.

18.Khaldoun, Rahal. Combined Torsion and Bending in Reinforced and Prestressed Concrete beams Using Simplified Method for Combined Stress-Resultants / Khaldoun Rahal // ACI Structural Journal. — 2007. — Vol. 104,

№4. — P. 402—411.

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.Pettersen, J. S. Non-Linear Finite Element Analyses of Reinforced Concrete with Large Scale Elements: Including a Case Study of a Structural Wall / J. S. Pettersen. — Norwegian University of Science and Technology, 2014. — 85 p.

21.Salnikov, A. The Computational Model of Spatial Formation of Cracks in Reinforced Concrete Constructions in Torsion with Bending / A. Salnikov, Vl. Kolchunov, I. Yakovenko // Applied Mechanics and Materials. — 2015. — Vol. 725—726. — P. 784—789.

22.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.

23.Vishnu, H. Jariwalaa. Strengthening of RC Beams subjected to Combined Torsion and Bending with GFRP Composites / Vishnu H. Jariwalaa, Paresh V. Patel, Sharadkumar P. Purohit // Procedia Engineering. — 2013. — Vol. 51. — P. 282—289.

27

Научный журнал строительства и архитектуры

CALCULATION MODELS OF DEFORMATION

OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES WITH SPATIAL CRACKS

V. S. Fedorov 1, Vl. I. Kolchunov 2, A. A. Pokusaev 3, N. V. Naumov 4

Russian University of Transport (MIIT)1, 3

Russia, Moskow

Southwest State University 2, 4

Russia, Kursk

1Member of Russian Academy of Architecture and Construction Sciences (RAACS), D. Sc. in Engineering, Prof., Head of the Dept. of Structures, Buildings and Facilities, e-mail: fvs_skzs@mail.ru

2D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Unique Building and Structures, e-mail: vlik52@mail.ru

3PhD student of the Dept. of Structures, Buildings and Facilities

4PhD student of the Dept. of Unique Building and Structures, e-mail: lich1992@hotmail.com

Statement of the problem. A model of deformation of reinforced concrete structures with spatial cracks is proposed.

Results. Working prerequisites are presented and the determining equations of the model of the resistance of reinforced concrete structures to torsion with bending are identified.

Conclusions. The methods for calculating the resistance of reinforced concrete structures as well as calculating the distance between spatial cracks and the width of crack opening under the joint action of the bending moment, torque and lateral force in the second stage of the stress-strain state are considered for two cases (case 1 is when the spatial cracks of the first type appear on the lower edge of the reinforced concrete structure, case 2 is when the spatial cracks of the first type appear on the lateral edge of the reinforced concrete structure).

Keywords: calculation method, torsion with bending, stress-strain state, reinforced concrete structures, spatial crack.

КОНКУРС РФФИНА ИЗДАНИЕ ЛУЧШИХ НАУЧНЫХ ТРУДОВ

Заявки принимаются до 22.01.2020 23:59

Задача конкурса — поддержка проектов, направленных на издание и распространение информации о результатах научных исследований.

Грантополучатель — физическое лицо Максимальный размер гранта — 2 000 000, минимальный — 200 000 рублей.

Участник конкурса должен являться автором, соавтором или редактором научного труда. Участник конкурса вправе представлять на конкурс не более одной заявки.

На конкурс могут быть представлены проекты по изданию научных трудов по следующим научным направлениям: математика, механика, физика и астрономия, химия и науки о материалах, науки о Земле, инфокоммуникационные технологии и вычислительные системы, фундаментальные основы инженерных наук и др.

Срок реализации проекта, представленного на конкурс в первый период и получившего поддержку РФФИ, — до 15 декабря 2020 года, представленного на конкурс во второй период, — до 15 мая 2021 года.

До подведения итогов конкурса проект не может быть повторно подан на настоящий конкурс или на другие конкурсы. Проект может быть подан только на один из двух этапов конкурса.

Подробнее на официальном сайте РФФИ: https://www.rfbr.ru.

28

DOI 0.25987/VSTU.2019.56.4.002

УДК 624.012.4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКРЫТЫХ РЕЗЕРВОВ ПРОЧНОСТИ ЦЕНТРИФУГИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАСЧЕТНЫМИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ

Л. Р. Маилян 1, С. А. Стельмах 2, Е. М. Щербань 3, М. Г. Холодняк 4

Донской государственный технический университет 1, 2, 3, 4 Россия, г. Ростов-на-Дону

1Чл.-корр. РААСН, д-р техн. наук, проф., проф. кафедры железобетонных и каменных конструкций, e-mail: mailyan@sroufo.ru

2Канд. техн. наук, доц., доц. кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов,

e-mail: sergej. stelmax@mail.ru

3Канд. техн. наук, доц. кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов, тел.: +7-928-193-76-37, e-mail: au-geen@mail.ru

4Инженер кафедры технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики,

e-mail: xolodniak@yandex.ru

Постановка задачи. Способ центрифугирования для производства элементов кольцевого сечения показал высокую эффективность в конструкциях различного назначения. Однако при центрифугировании элементов с достаточно толстой стенкой влияние центробежных и центростремительных сил, действующих на различные внутренние слои поперечного сечения, сильноразнится. Это приводит к существенной разнице в структуре, физико-механических и конструктивных характеристиках слоев бетона, что в ряде случаев необходимо учитывать в расчетах. Появляется возможность использования существенных резервов прочности конструкций, которые можно определить расчетными и экспериментальными методами. В работе поставлена и решена проблема выявления разности свойств и характеристик слоев центрифугированных железобетонных конструкций, аналитического ее описания, корректировки методов расчета прочности с учетом этого и сравнения их с существующими нормативнымиметодиками расчета прочности в действующих сводах правил.

Результаты и выводы. Предложена модель трехслойной вариатропной структуры центрифугированной конструкции, экспериментально подтверждены ее обоснование, целесообразность и эффективность. При сравнении методик расчета стандартных центрифугированных железобетонных колонн сделан вывод, что значения их прочности, рассчитанные по интегральным (обобщенным) и по дифференциальным (послойным) характеристикам, существенно различаются. Аналитически выявлены и определены не учитываемые ранее скрытые прочностные резервы промышленных колонн вариатропной структуры, производимых методами центрифугирования.

Ключевые слова: центрифугированные железобетонные конструкции, вариатропность свойств сечений, слои бетона, расчет прочности строительных конструкций, интегральные и дифференциальные характеристики центрифугированного бетона.

Введение. Способ центрифугирования для производства элементов кольцевого сечения показал свою высокую эффективность в конструкциях различного назначения. Накоплен большой опыт изготовления центрифугированных железобетонных элементов кольцевого сечения — труб, опор линий электропередач, осветительных мачт и опор контактной сети, колонн одноэтажных и многоэтажных зданий и других.

Анализ показывает, что способ центрифугирования в формовании изделий из высокопрочного бетона прост, не требует сложного оборудования, обладает высокой производительностью. На современном этапе развития технологии центрифугирования происходит ее постоянное совершенствование.

© Маилян Л. Р., Стельмах С. А., Щербань Е. М., Холодняк М. Г., 2019

29