Deformation approach to the calculation of compressive strength of steel-reinforced concrete elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Compressed steel-reinforced concrete structures, due to the requirements of reduced cross-sectional dimensions for vertical load-bearing structures with high strength and rigidity of structures, as well as their fire resistance, are widely used throughout the world in the construction of high-rise buildings, entertainment structures, etc. Methods for their calculation are constantly being improved. The deformation approach to calculation makes it possible to obtain the parameters of their stress-strain state (SSS) at any stage of deformation under load, to take into account physical nonlinearity of the materials and the loading stages.Materials and methods. The selection of compressed steel-reinforced concrete elements for the theoretical study was made according to the data published in open sources. A cross-sectional model was compiled, taking into account the joint work of concrete, rigid and flexible reinforcement, and their deformation diagrams, taking into account physical nonlinearity. A criterion for the destruction of the cross section of a steel-reinforced concrete element without limiting the limiting deformations of materials under compression is proposed.Results. The prerequisites for using the deformation approach to the calculation of steel-reinforced concrete elements are formulated. Two stages of their operation are considered: under the action of forced shrinkage deformations during concrete hardening and subsequent loading. Using examples of the accepted specimen of compressed steel-reinforced concrete elements, the advantages of the deformation approach in their calculation are shown.Conclusions. The deformation approach to calculation makes it possible to obtain the SSS parameters of compressed steel-reinforced concrete elements of arbitrary cross-section shape with different distribution of reinforcement over the cross-section, to take into account the nonlinearity of deformation of materials, concrete shrinkage. The proposed criterion for the destruction of compressed steel-reinforced concrete elements allows to take into account the redistribution of forces between concrete, rigid and flexible reinforcement to full extent.

About the authors

D. N. Lazouski

Euphrosyne Polotskaya State University of Polotsk

Email: d.lazovski@psu.by
ORCID iD: 0000-0001-5278-938X

A. I. Hil

Euphrosyne Polotskaya State University of Polotsk

Email: a.hil@psu.by
ORCID iD: 0000-0002-5627-1438

D. O. Hlukhau

Softclub

Email: dzmitry.hlukhau@softclub.by
ORCID iD: 0000-0003-4983-2919

References

  1. Тамразян А.Г., Лолейт А.Ф. История развития теории железобетона : биографический очерк. М. : МГСУ, 2018. 178 с.
  2. Бабалич В.С., Андросов Е.Н. Сталежелезобетонные конструкции и перспектива их применения в строительной практике России // Успехи современной науки. 2017. Т. 4. № 4. С. 205–208. EDN YROOWX.
  3. Кибирева Ю.А., Астафьева Н.С. Применение конструкций из сталежелезобетона // Экология и строительство. 2018. № 2. С. 27–34. doi: 10.24411/2413-8452-2018-10004. EDN XWIEZV.
  4. Травуш В.И., Конин Д.В., Рожкова Л.С., Крылов А.С. Отечественный и зарубежный опыт исследований работы сталежелезобетонных конструкций на внецентренное сжатие // Строительство и реконструкция. 2016. № 5 (67). С. 31–44. EDN WMIYKD.
  5. Васильев А.П. Железобетон с жесткой арматурой. М. ; Л. : Гос. изд. строит. лит., 1941. 123 с.
  6. Антонов К.К., Житницкая Э.А. Осевое и внецентренное сжатие железобетонных колонн с арматурой двутаврового профиля // Исследование конструкций высотных зданий. М., 1953. 231 с.
  7. Виноградова Н.А., Швец Г.А. Исследования сталежелезобетонных изгибаемых конструкций (обзор) // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2020. № 1 (42). С. 114–127. doi: 10.24866/2227-6858/2020-1-12. EDN SFPYFY.
  8. Замалиев Ф.С. Учет нелинейных свойств материалов и податливости слоев при расчете прочности сталежелезобетонных перекрытий // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 5. С. 38–40. EDN QAMHXB.
  9. Замалиев Ф.С., Тамразян А.Г. Оценка несущей способности сталебетонных балок на основе гнутых профилей // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 8. С. 1220–1229. doi: 10.22227/1997-0935.2023.8.1220-1229. EDN ZJTFYX.
  10. Travush V.I., Konin D.V., Krylov A.S. Strength of composite steel and concrete beams of high-performance concrete // Magazine of Civil Engineering. 2018. Nо. 3 (79). Pp. 36–44. doi: 10.18720/MCE.79.4. EDN YOEHUT.
  11. Алмазов В.О., Арутюнян С.Н. Проектирование сталежелезобетонных плит перекрытий по Еврокоду 4 и российским рекомендациям // Вестник МГСУ. 2015. № 8. С. 51–65. EDN UGUISR.
  12. Мартиросян А.С., Травуш В.И., Кашеварова Г.Г. Исследование влияния геометрии жесткой арматуры на распределение нагрузки в элементах сталежелезобетонной конструкции // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2017. № 1 (25). С. 147–158. doi: 10.15593/2409-5125/2017.01.13. EDN YORIZL.
  13. Десяткин М.А., Конин Д.В., Мартиросян А.С., Травуш В.И. Расчет сталежелезобетонной колонны высотного дома на косое внецентренное сжатие // Жилищное строительство. 2015. № 5. С. 92–95. EDN RUOCED.
  14. Травуш В.И., Конин Д.В., Рожкова Л.С., Крылов А.С., Каприелов С.С., Чилин И.А. и др. Экспериментальные исследования сталежелезобетонных конструкций, работающих на внецентренное сжатие // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 3. С. 127–135. EDN WWOFVZ.
  15. Крылов С.Б., Корнюшина М.П. Численно-экспериментальные исследования прочности сжатых сталежелезобетонных элементов, выполненных с использованием высокопрочного бетона и труб квадратного сечения из стали класса C345 // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2023. № 6. С. 53–63. doi: 10.37153/2618-9283-2023-5-53-63. EDN RTXUBI.
  16. Мухамедиев Т.А., Старчикова О.И. Расчет прочности сталежелезобетонных колонн с использованием деформационной модели // Бетон и железобетон. 2006. № 4. С. 18–21. EDN HUGELV.
  17. Карпенко Н.И., Соколов Б.С., Радайкин О.В. К расчету прочности, жесткости и трещиностойкости внецентренно сжатых железобетонных элементов с применением нелинейной деформационной модели // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 4 (26). С. 113–120. EDN RSTDVV.
  18. Кудинов О.В. Новый подход к оценке прочности сталежелезобетонных перекрытий // Бетон и железобетон. 2010. № 2 (563). С. 14–16.
  19. Арленинов П.Д., Крылов С.Б. Современное состояние нелинейных расчетов железобетонных конструкций // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017. № 3. С. 50–53. EDN ZFIVKZ.
  20. Gholamhoseini A., Gilbert R.I., Bradford M. Long-Term Behavior of Continuous Composite Concrete Slabs with Steel Decking // ACI Structural Journal. 2018. Vol. 115. Issue 2. doi: 10.14359/51701133
  21. Holomek J., Bajer M. Experimental and Numerical Investigation of Composite Action of Steel Concrete Slab // Procedia Engineering. 2012. Vol. 40. Pp. 143–147. doi: 10.1016/j.proeng.2012.07.070
  22. Kvocak V., Kozlejova V., Dubecky D. Analysis of encased steel beams with hollow cross-sections // Procedia Engineering. 2012. Vol. 40. Pp. 223–228. doi: 10.1016/j.proeng.2012.07.084
  23. Lowe D., Das R., Clifton C. Characterization of the splitting behavior of steel-concrete composite beams with shear stud connection // Procedia Materials Science. 2014. Vol. 3. Pp. 2174–2179. doi: 10.1016/j.mspro.2014.06.352
  24. Nadasky P. Steel-Concrete Composite Beams for Slim Floors–Specific Design Features in Scope of Steel Frames Design // Procedia Engineering. 2012. Vol. 40. Pp. 274–279. doi: 10.1016/j.proeng.2012.07.093
  25. Soty R., Shima H. Formulation for Maximum Shear Force on L-Shape Shear Connector Subjected to Strut Compressive Force at Splitting Crack Occurrence in Steel-Concrete Composite Structures // Procedia Engineering. 2012. Vol. 14. Pp. 2420–2428. doi: 10.1016/j.proeng.2011.07.304
  26. Waldmann D., May A., Thapa V.B. Influence of the sheet profile design on the composite action of slabs made of lightweight woodchip concrete // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 148. Pp. 887–899. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.193
  27. Лившиц Я.Д. Расчет железобетонных конструкций с учетом влияния усадки и ползучести бетона : учебное пособие. Киев : Вища школа, 1976. 280 с.
  28. Сидоров А.В. О закономерностях подобия ползучести и усадки железобетонных элементов // Известия вузов. Серия: Строительство и архитектура. 1988. № 1. С. 5–10.
  29. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т.А., Петров А.Н. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры // Напряженно-де-формированное состояние бетонных и железобетонных конструкций. М. : НИИЖБ, 1986.
  30. Бондаренко В.М., Бондаренко С.В. Инженерные методы нелинейной теории железобетона. М. : Стройиздат, 1982. 287 с.
  31. Глухов Д.О., Глухова Т.М., Кундас С.П. Мягкие вычисления для организации компьютерного представления номограмм на примере вычисления предельного коэффициента ползучести // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. 2010. № 3. С. 2–6. EDN ULXVVD.
  32. Лазовский Д.Н., Тур В.В., Глухов Д.О., Лазовский Е.Д. Учет ползучести и усадки бетона по СП 5.03.01–2020 при расчете железобетонных конструкций на основе деформационной расчетной модели // Вестник Брестского государственного технического университета. 2021. № 2 (125). С. 7–12. EDN VUYAHW.
  33. Тур В.В., Рак Н.А. Прочность и деформации бетона в расчетах конструкций. Брест : БГТУ, 2003. 252 с. EDN DOFAPF.
  34. Bortolotti L. First Cracking Load of Concrete Subjected to Direct Tension (SP-882) // ACI Materials Journal. 1991. Vol. 88. Issue 1. doi: 10.14359/2393
  35. Kolleger J. Comparison of Fixed and Rotating Crack Models in the Analysis of Panels, Plates and Shells Subjected to Shear // Concrete Shear in Earthquake. Houston International Workshop, Texas, USA, 1991. Pp. 216–225.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».