vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2024-26-6-201-213VKRYUGvestniktgasu-1928Research ArticleСТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКАSTRUCTURAL MECHANICSДинамические реакции сталебетонных стержней при гармонических нагрузках при действии продольной силыDynamic Response of Steel-Concrete Bars at Harmonic and Longitudinal LoadsЕрофеевВ. И.ErofeevV. I.

Ерофеев Владимир Иванович, докт. физ.-мат. наук, профессор, директор

603024, г. Нижний Новгород, ул. Белинского, 85

Vladimir I. Erofeev, DSc, Professor, Director

85, Belinsky Str., 603024, Nizhny Novgorod

erof.vi@yandex.ruХазовП. А.KhazovP. A.

Хазов Павел Алексеевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий лабораторией

603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65

Pavel A. Khazov, PhD, A/Professor

65, Il'inskaya Str., 603000, Nizhny Novgorod

khazov.nngasu@mail.ruШкодаИ. В.ShkodaI. V.

Шкода Ирина Васильевна, аспирант

603024, г. Нижний Новгород, ул. Белинского, 85;

ст. преподаватель

603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65

Irina V. Shkoda, Research Assistant

85, Belinsky Str., 603024, Nizhny Novgorod;

65, Il'inskaya Str., 603000, Nizhny Novgorod

ShkodaIrinaVasil@yandex.ruТороповА. С.ToropovA. S.

Торопов Александр Сергеевич, доцент

603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65

Aleksandr S. Toropov, A/Professor

65, Il’inskya Str., 603000, Nizhnii Novgorod

toropovdkzo@inbox.ruИнститут проблем машиностроения РАН – филиал Института прикладной физики РАНРоссияMechanical Engineering Research Institute RAS, Institute of Applied Physics RAS AffiliateRussian FederationНижегородский государственный архитектурно-строительный университетРоссияNizhny Novgorod State University of Architecture and Civil EngineeringRussian FederationИнститут проблем машиностроения РАН – филиал Института прикладной физики РАН; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университетРоссияMechanical Engineering Research Institute RAS, Institute of Applied Physics RAS Affiliate; Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil EngineeringRussian FederationНижегородский государственный архитектурно-строительный университетРоссияNizhnii Novgorod State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202402012025266201213Copyright © Ерофеев В.И., Хазов П.А., Шкода И.В., Торопов А.С., 20252025Ерофеев В.И., Хазов П.А., Шкода И.В., Торопов А.С.Erofeev V.I., Khazov P.A., Shkoda I.V., Toropov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1928

Актуальность. Изучение свойств материалов под воздействием динамических нагрузок является важным аспектом для проведения сложных инженерных расчетов. Исследования влияния динамических нагрузок на сталебетонные конструкции приведут к разработке новых методов расчета и проектирования таких конструкций.Цель исследования – изучить влияние продольной силы на динамическое поведение сталебетонного образца при различных мощностях динамического воздействия.В исследовании применяются методы экспериментального моделирования при помощи современных измерительных устройств и последующая аналитическая обработка полученных результатов.Научная новизна заключается в проведении экспериментального исследования динамического поведения сталебетонного образца при действии гармонической нагрузки различной мощности и характера приложения с учетом поэтапно увеличивающейся продольной сжимающей силы.В результате исследования определены коэффициент затухания колебаний, коэффициент неупругой работы, необходимые при расчете динамических систем в околорезонансных зонах. Также приведены графики зависимости частоты свободных колебаний и амплитуды колебаний от величины продольной сжимающей силы и мощности импульса.Практическая значимость работы заключается в возможности использования результатов исследования для разработки новых методов расчета и проектирования сталебетонных конструкций, а также оснащения баз данных программ численного моделирования информацией о свойствах сталебетона посредством натурных испытаний.

Material properties under dynamic loads are important to calculate for engineering applications. Investigation of dynamic loads of steel-concrete structures requires the development of new calculation and design techniques.Purpose: The aim of the paper is to investigate the effect of longitudinal force on the dynamic behavior of steel-concrete bars under different dynamic loads.Methodology: Experimental modelling based on up-to-date measuring devices and analytical processing of the obtained results.Research findings: Vibration damping and inelastic work coefficients are determined for the dynamic system analysis in near-resonance zones. Dependences are suggested for the free oscillation frequency and amplitude, and the longitudinal compressive force and pulse power.Practical implications: The results obtained can be used to develop new calculation and design techniques for steel-concrete structures and numerical simulation program data seed with steel-concrete properties through field tests.Originality: Experimental research into the dynamic behavior of steel-concrete bars under different harmonic loading with regard to a stepwise increase of the longitudinal compressive force.

динамические возмущенияпродольная силасталебетонгармонические колебаниячастота колебанийакселерометрsteel-concreteharmonic oscillationslongitudinal forcedynamic perturbationsoscillation frequencyaccelerometerработа выполнена в рамках государственного задания ИПМ РАН на проведение фундаментальных научных исследований на 2024–2026 годы (тема ФФУФ-2024-0031, № 1023032800130-3-2.3.2).The work was carried out within the state assignment to IAP RAS for fundamental scientific research for 2024-2026 (topic FFUF-2024-0031, No 1023032800130- 3-2.3.2).ReferencesТихонов И.Н. Исследование прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов при кратковременных динамических нагружениях : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1974. 19 с.Tihonov I.N. Strength Analysis of Eccentrically Compressed Reinforced Concrete Elements under Dynamic Load. PhD Abstract. Moscow, 1974. 19 p. (In Russian)Тихонов И.Н. Поведение железобетонных элементов при центральном сжатии однократной динамической нагрузкой до разрушения // Железобетонные конструкции : межвузовский сборник научных статей. Куйбышев, 1975. С. 144–152.Tihonov I.N. Behavior of Reinforced Concrete Elements under Axial Compression at Single Dynamic Load to Failure. Zhelezobetonnye konstruktsii. 1975; 144–152. (In Russian)Копаница Д.Г., Моисеенко Р.П., Пляскин А.С. Собственные колебания сжатой сталебетонной колонны // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. Т. 371. № 5. C. 259–261.Kopanica D.G., Moiseenko R.P., Plyaskin A.S. Natural Vibrations of Compressed Steel-Concrete Column. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Tekhnologiya tekstil'noi promyshlennosti. 2017; 371 (5): 259–261. (In Russian)Копаница Д.Г., Капарулин С.Л., Пляскин А.С., Устинов А.М., Каличкина А.С. Взаимосвязь напряженного состояния сжатой колонны и частоты собственных колебаний // Инвестиции, строительство и недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики : материалы Пятой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. В 2 частях. 2015. С. 294–300.Kopanica D.G., Kaparulin S.L., Plyaskin A.S., Ustinov A.M., Kalichkina A.S. Relationship Between Stress State of Compressed Column and Natural Vibration Frequency. In: Proc. 5th AllRuss. Sci. Conf. ‘Investments, Construction, Real Estate as a Material Basis for Economy Modernization and Innovation’, in 2 vol. 2015. Pp. 294–300. (In Russian)Копаница Д.Г., Белов Н.Н., Югов Н.Т., Ласковенко А.Г., Ласковенко Г.А., Пляскин А.С., Усманов А.У. Исследование прочности бетонных, фибробетонных и железобетонных плит на высокоскоростной удар модельным снарядом // Современные проблемы расчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийные воздействия : сборник докладов Международной научно-практической конференции. Москва : НИУ МГСУ, 2016. С. 186–192.Kopanica D.G., Belov N.N., Yugov N.T., Laskovenko A.G., Laskovenko G.A., Plyaskin A.S., Usmanov A.U. Strength Analysis of Concrete, Fiber-Concrete and Reinforced Concrete Slabs at High-Velocity Impact of Model Projectile. In: Proc. Int. Sci. Conf. ‘Modern Problems of Accidental Exposure Calculation for Reinforced Concrete Structures and Buildings’. Moscow, 2016. Pp. 186–192. (In Russian)Пляскин А.С., Устинов А.М., Кошко Б.О. Экспериментальные исследования зависимости частоты собственных колебаний железобетонной колонны от величины сжимающей силы // Инвестиции, строительство, недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики : материалы VIII Международной научнопрактической конференции. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2018. Ч. 1. С. 416–420.Plyaskin A.S., Ustinov A.M., Koshko B.O. Natural Vibration Frequency of Reinforced Concrete Column Depending on Compressive Force. In: Proc. 7th All-Russ. Sci. Conf. ‘Investments, Construction, Real Estate as a Material Basis for Economy Modernization and Innovation’, Vol. 1. Tomsk: TSUAB, 2018, Pp. 416–420. (In Russian)Пузанков Ю.И. Прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при поперечной динамической нагрузке : специальность 05.23.01 : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1979. 22 с.Puzankov Yu.I. Strength and Deformability of Compressed Reinforced Concrete Elements under Transverse Dynamic Loading. PhD Abstract. Moscow, 1979. 22 p. (In Russian)Eibl J. Behavior of critical regions under hard impact // Concrete structures underimpact and impulsive loading. Berlin (West), 1982. V. 1. P. 113–127.Eibl J. Behavior of Critical Regions under Hard Impact. Concrete Structures under Impact and Impulsive Loading. Berlin (West), 1982; 1: 113–127.Louw M.J., Maritz G., Loedolff M.J. The Behaviour of RC Columns under Impact Loading // The Civil Engineer in Sougth Africa. 1992. P. 371–378.Louw M.J., Maritz G., Loedolff M.J. The Behaviour of RC Columns under Impact Loading. The Civil Engineer in South Africa. 1992; 371–378.Jun W., Yu C., Kai W. Residual strength of CHS short steel columns after lateral impact // Thinwalled structures. 2017. № 118. P. 23–36. DOI: 10.1016/j.tws.2017.04.027Jun W., Yu C., Kai W. Residual Strength of CHS Short Steel Columns after Lateral Impact. Thinwalled structures. 2017; 118: 23–36. DOI: 10.1016/j.tws.2017.04.027Каличкина А.С. Зависимость частоты собственных колебаний трубобетонной колонны от величины сжимающей силы // Инвестиции, строительство, недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики : материалы VII Международной научно-практической конференции. Томск : Изд-во ТГАСУ. 2017. Ч. 1. С. 350–352.Kalichkina A.S. Dependence of Natural Vibration Frequency of Tubular Concrete Column on Compressive Force. In: Proc. All-Russ. Sci. Conf. ‘Investments, Construction, Real Estate as a Material Basis for Economy Modernization and Innovation’. Vol. 1. Tomsk: TSUAB, 2017. Pp. 350–352. (In Russian)Хазов П.А., Помазов А.П. Прочность и продольный изгиб трубобетонных стержней при центральном сжатии // Строительная механика и конструкции. 2023. № 2 (37). С. 77–86.Khazov P.A., Pomazov A.P. Strength and Longitudinal Bending of Tubular Concrete Bars under Axial Compression. Stroitel'naya mekhanika i konstuktzii. 2023; 2 (73): 77–86. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.