vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2018-20-3-133-146vestniktgasu-438Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONРАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ ПРОДОЛЬНЫХ СИЛ, ИЗГИБАЮЩИХ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВSTRENGTH AND CRACK RESISTANCE ANALYSIS OF STEEL ELEMENTS UNDER AXIAL LOAD, FLEXURE MOMENT, AND TORQUEПлевковВ. С.PlevkovV. S.

докт. техн. наук, профессор, Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, pvs@tomsksep.ru

DSc, Professor

pvs@tomsksep.ruБалдинИ. В.BaldinI. V.

канд. техн. наук, доцент

PhD, A/Professor

biwem@yandex.ruБалдинС. В.BaldinS. V.

канд. техн. наук, ведущий специалист

PhD, Lead Expert

serb169@mail.ruПлевковР. А.PlevkovR. A.

начальник группы архитектурно-строительного отдела

Head of Architectural and Construction Group

pra0709@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian FederationООО «ТомскСЭП»РоссияOOO TOMSKSEPRussian FederationТомский филиал АО «ГСПИ»РоссияAO GSPI Tomsk BranchRussian Federation20182606201803133146Copyright © Плевков В.С., Балдин И.В., Балдин С.В., Плевков Р.А., 20182018Плевков В.С., Балдин И.В., Балдин С.В., Плевков Р.А.Plevkov V.S., Baldin I.V., Baldin S.V., Plevkov R.A.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/438

Рассматриваются особенности расчета железобетонных элементов при совместном действии продольных сил, изгибающих и крутящих моментов с использованием поверхностей относительного сопротивления по прочности и трещиностойкости, для которых выявлены закономерности изменения границ предельных значений. При экспериментальных исследованиях сжатых железобетонных элементов при кручении установлены закономерности развития деформаций бетона и арматуры, характер трещинообразования и схемы разрушения, изменение несущей способности и деформативности экспериментальных образцов. Разработаны алгоритм и программа расчета железобетонных элементов при совместном действии продольных сил, изгибающих и крутящих моментов с наглядным, в графическом виде, представлением результатов расчетов.

The presents the strength analysis of reinforced concrete elements under combined action of the axial load, flexure moment and torque using the strength ratio between strength and crack resistance. The limit values for these parameters are detected. Experimental results describe the propagation of deformations in the concrete and reinforcement, crack formation, fracture, bearing capacity and deformability of test specimens. The algorithm and the structural analysis technique are proposed for the conditions of the joint effect of the axial load, flexure moment and torque. The diagrams are suggested for the calculation results

железобетонные элементыизгибкручениепрочностьтрещиностойкостьповерхность относительного сопротивленияreinforced concrete elementsflexuretorsionstrengthcrack resistancestrength ratioРабота выполнена при поддержке государственного задания Министерства образования и науки РФ (номер проекта 9.6814.2017/8.9)ReferencesБайков В.Н., Фомичев В.И. Исследование несущей способности железобетонных элементов прямоугольного сечения при совместном действии изгиба и кручения // Изв. вузов. Серия: Строительство и архитектура. 1975. № 2. С. 19–25.Baikov V.N., Fomichev V.I. Issledovanie nesushchei sposobnosti zhelezobetonnykh elementov pryamougol'nogo secheniya pri sovmestnom deistvii izgiba i krucheniya [Bearing capacity of reinforced concrete elements of rectangular cross-section under joint action of bending and torsion]. Izv. vuzov. Ser. stroitel'stvo iarkhitektura. 1975. No. 2. Pp. 19–25. (rus)Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.Karpenko N.I. Obshchie modeli mekhaniki zhelezobetona [General models of reinforced concrete mechanics]. Moscow: Stroiizdat Publ., 1996. 416 p. (rus)Залесов А.С. Деформационная расчетная модель железобетонных элементов при действии крутящих моментов // Инженерные проблемы современного железобетона: сб. научн. статей Международной конференции по бетону и железобетону. Иваново: Ивановский ИСИ, 1995. С. 105–112.Zalesov A.S. Deformatsionnaya raschetnaya model' zhelezobetonnykh elementov pri deistvii krutyashchikh momentov [Deformation design model of reinforced concrete elements under torques]. Sbornik nauchnykh statei Mezhdunarodnoi konferentsii po betonu i zhelezobetonu "Inzhenernye problemy sovremennogo zhelezobetona" (Proc. Int. Sci. Conf. ‘Engineering Problems of Modern Reinforced Concrete’). 1995. Pp. 105–112. (rus)Морозов В.И., Бахотский И.В. К расчету фиброжелезобетонных конструкций, подверженных совместному воздействию кручения с изгибом // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. Условия доступа: http://www.science-education.ru/111-10408.Morozov V.I., Bakhotskii I.V. K raschetu fibrozhelezobetonnykh konstruktsii, podverzhennykh sovmestnomu vozdeistviyu krucheniya s izgibom [Fiber-concrete structures exposed to joint effect of torsion with bending]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2013. No. 5. (rus)Колчунов Вл. И., Сафонов А.Г. Сложное сопротивление сжатой зоны бетона железобетонных конструкций при кручении с изгибом // Известия ОрелГТУ. Серия: Строительство. Транспорт. 2009. № 1. С. 38–42.Kolchunov Vl.I., Safonov A.G. Slozhnoe soprotivlenie szhatoi zony betona zhelezo-betonnykh konstruktsii pri kruchenii s izgibom [Complex resistance of compressed zone of reinforced concrete structures at torsion with bending]. Izvestiya OrelGTU. Seriya Stroitel'stvo. Transport. 2009. No. 1. Pp. 38–42. (rus)Колчунов В.И., Сафонов А.Г., Колчунов Вл.И. Практический учет концентрации угловых деформаций в зоне сопряжения ребра с полкой железобетонных обвязочных ригелей при кручении с изгибом // Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 2. С. 6–10.Kolchunov V.I., Safonov A.G., Kolchunov Vl.I. Prakticheskii uchet kontsentratsii uglovykh deformatsii v zone sopryazheniya rebra s polkoi zhelezobetonnykh obvyazochnykh rigelei pri kruchenii s izgibom [Concentration of angular deformation in edge and cross-beam interface at torsion with bending]. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. 2009. No. 2. Pp. 6–10. (rus)Тимофеев Н.И., Коренюк А.Г. Расчет деформаций железобетонной неразрезной балки, подвергнутой поперечному изгибу с кручением // Известия вузов. Серия: Строительство и архитектура. 1986. № 3. С. 8–14.Timofeev N.I., Korenyuk A.G. Raschet deformatsii zhelezobetonnoi nerazreznoi balki, podvergnutoi poperechnomu izgibu s krucheniem [Deformation of reinforced concrete continuous beam subjected to transverse bending with torsion]. Izvestiya vuzov, razd. Stroitel'stvo i arkhitektura. 1986. No. 3. Pp. 8–14. (rus)Сафонов А.Г. Расчет прочности железобетонных конструкций при кручении с изгибом: автореф. дис. … канд. техн. наук. Орел, 2009. 19 с.Safonov A.G. Raschet prochnosti zhelezobetonnykh konstruktsii pri kru-chenii s izgibom: Avtoreferat dis. … kand. tekhn. nauk [Strength analysis of reinforced concrete structures at torsion with bending. PhD Abstract]. Orel, 2009. 19 p. (rus)Меркулов Д.С. Прочность и деформативность составных железобетонных конструкций при изгибе с кручением: дис. … канд. техн. наук. Орел, 2009. 19 с.Merkulov D.S. Prochnost' i deformativnost' sostavnykh zhelezobeton-nykhkonstruktsii pri iz-gibe s krucheniem: dis. … kand. tekhn. nauk [Strength and deformabilityof composite reinforced concrete structures at bending with torsion. PhD Thesis]. Orel, 2009.19 p. (rus)Биби Э.В., Нараянан Р.С. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 2: Проектирование железобетонных конструкций. М.: МГСУ, 2013. 292 с.Bibi E.V., Narayanan R.S. Rukovodstvo dlya proektirovshchikov k Evrokodu 2: Proektirovanie zhelezobetonnykh konstruktsii [Eurocode 2 guidelines for designers: design of reinforced concrete structures]. Moscow: MGSU Publ., 2013. 292 p. (rus)Колмогоров А.Г., Плевков В.С. Расчет железобетонных конструкций по российским и зарубежным нормам. М.: Изд-во AСВ, 2014. 512 с.Kolmogorov A.G., Plevkov V.S. Raschet zhelezobetonnykh konstruktsii po rossiiskim i zarubezhnym normam [Strength analysis according to Russian and foreign standards]. Moscow: ASV Publ., 2014. 512 p. (rus)Плевков В.С., Балдин И.В., Балдин С.В. Расчет железобетонных решетчатых конструкций при статическом и кратковременном динамическом нагружении с использованием поверхностей относительного сопротивления по прочности // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2011. № 2. С. 67–78.Plevkov V.S., Baldin I.V., Baldin S.V. Raschet zhelezobetonnykh reshetchatykh konstruktsii pri staticheskom i kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii s ispol'zovaniem poverkhnostei otnositel'nogo soprotivleniya po prochnosti [Strength analysis of reinforced concrete structures under static and dynamic loads]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2011. No. 2. Pp. 67–78. (rus)Plevkov V.S., Baldin I.V., Baldin S.V., Kolmagorov A.G. La solidite et la fissuration dinamique des constructions en beton arme soumises a l‘action des soullicitations compliques // Revue des sciences. Universite Gamalabdel Nasser de Conakry. Republique de Guinee. 2010. № 8. P. 58–63.Plevkov V.S., Baldin I.V., Baldin S.V., Kolmagorov A.G. La solidite et la fissuration dinamique des constructions en beton arme soumises a l‘action des soullicitations compliques. Revue des sciences. Universite Gamalabdel Nasser de Conakry. Republique de Guinee. 2010. No. 8. Pp. 58–63.Плевков В.С., Малиновский А.П., Балдин И.В. Оценка прочности и трещиностойкости железобетонных конструкций по российским и зарубежным нормам // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 2. С. 144–153.Plevkov V.S., Malinovskii A.P., Baldin I.V. Otsenka prochnosti i treshchinostoikosti zhelezobetonnykh konstruktsii po rossiiskim i zarubezhnym normam [Strength analysis and crack resistance of reinforced concrete structures according to Russian and foreign standards]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 2. Pp. 144–153. (rus)Балдин С.В. Прочность и трещиностойкость железобетонных элементов при совместном действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил от статического и кратковременного динамического нагружения: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2013. 256 с.Baldin S.V. Prochnost' i treshchinostoikost' zhelezobetonnykh elementov pri sovmestnom deistvii izgibayushchikh momentov, prodol'nykh i poperech-nykh sil ot staticheskogo i kratkovremennogo dinamicheskogo nagruzheniya: dis. … kand. tekhn. nauk [Strength and crack resistance of reinforced concrete elements under bending moments, axial and transverse forces and static and dynamic loading. PhD Thesis]. Tomsk, 2013. 256 p. (rus)Касаев Д.Х. Прочность железобетонных элементов при кручении и изгибе с кручением: автореф. дис. … докт. техн. наук. Ростов н/Д, 2002. 45 с.Kasaev D.Kh. Prochnost' zhelezobetonnykh elementov pri kruchenii i izgibe s krucheniem: Avtoreferat dis. … dokt. tekhn. nauk [Strength of reinforced concrete elements under torsion and bending. DSc Abstract]. Rostov-on-Don, 2002. 45 p. (rus)Фомичев В.И., Камолов Х.Ш. Экспериментальное исследование железобетонных призматических стержней при совместном действии крутящего момента и продольной сжимающей силы // Строительные конструкции и материалы. М.: ВНИИНТПИ, 1993. Вып. 2. С. 50–56.Fomichev V.I., Kamolov Kh.Sh. Eksperimental'noe issledovanie zhelezobetonnykh prizmaticheskikh sterzhnei pri sovmestnom deistvii krutyashchego momenta i prodol'noi szhimayushchei sily [Experimental study of reinforced concrete prismatic rods under combined action of torque and axial loads]. Stroitel'nye konstruktsii i materialy. 1993. V. 2. Pp. 50–56. (rus)Плевков В.С., Болдышев А.М., Стуков П.В. Прочность железобетонных элементов при кручении с учетом воздействия продольных сил и изгибающих моментов. 2000. 27 с. Деп. в ВИНИТИ, 17.05.2000 г., № 1418-В00.Plevkov V.S., Boldyshev A.M., Stukov P.V. Prochnost' zhelezobetonnykh elementov pri kruchenii s uchetom vozdeistviya prodol'nykh sil i izgibayushchikh momentov [Strength of reinforced concrete elements during torsion under axial loads and bending moments]. 2000. 27 p. (rus)Холмурадов Р.И., Азизов Т.Н., Резяпов Р.Г. Испытание бетонных элементов на одновременное действие кручения и сжимающей силы // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1986. № 8. С. 122–125.Kholmuradov R.I., Azizov T.N., Rezyapov R.G. Ispytanie betonnykh elementov na odnovremennoe deistvie krucheniya i szhimayushchei sily [Tensile and compressive testing of concrete elements]. Izv. vuzov. Stroitel’stvo i arkhitektura. 1986. No. 8. Pp. 122–125. (rus)Колчунов В.И., Крыгина А.М., Меркулов Д.С. К расчету прочности составных железобетонных конструкций при изгибе с кручением // Известия Курского государственного технического университета. 2007. № 2. С. 34–39.Kolchunov V.I., Krygina A.M., Merkulov D.S. K raschetu prochnosti sostavnykh zhelezobetonnykh kon-struktsii pri izgibe s krucheniem [Strength analysis of reinforced concrete structures under bending with torsion]. Izvestiya Kurskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2007. No 2. Pp. 34–39. (rus)Бахотский И.В. Экспериментально-теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния фиброжелезобетонных элементов, подверженных воздействию кручения с изгибом // Вестник гражданских инженеров. 2013. №4 (39). С. 55–60.Bakhotskii I.V. Eksperimental'no-teoreticheskoe issledovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya fibrozhelezobetonnykh elementov, podverzhennykh vozdeistviyu krucheniya s izgibom [Experimental and theoretical study of stress-strain state of fiber-concrete elements under torsion with bending]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2013. No. 4 (39). Pp. 55–60. (rus)Пат. 156844. Российская Федерация. G01 L. Стенд для испытания сжатых железобетонных элементов с кратковременным динамическим кручением / В.С. Плевков, Г.И. Однокопылов, И.В. Балдин, Р.А. Плевков. Опубл. 20.11.2015. Бюл. № 32.Plevkov V.S., Odnokopylov G.I., Baldin I.V., Plevkov R.A. Stend dlya ispytaniya szhatykh zhelezobetonnykh elementov s kratkovremennym dinamicheskim krucheniem [Test bench for compressed reinforced concrete elements under dynamic torsion]. RF Patent N G01 L, 2015. (rus)Плевков Р.А., Гузева Е.В., Балдин С.В. Алгоритм и программа расчета прочности железобетонных элементов при совместном действии продольных сил, изгибающих и крутящих моментов // Перспективы развития фундаментальных наук: труды ХII Международной конференции студентов и молодых ученых. Россия, Томск. 21–24 апреля 2015 г. НИ Томский политехнический университет, 2015. С. 1242–1245.Plevkov R.A., Guzeva E.V., Baldin S.V. Algoritm i programma rascheta prochnosti zhelezobetonnykh elementov pri sovmestnom deistvii prodol'nykh sil, izgibayushchikh i krutyashchikh momentov [Algorithm and program for strength analysis of reinforced concrete elements under axial load, flaxure and torque]. Trudy ХII Mezhdunarodnoi konferentsii studentov i mo-lodykh uchenykh ‗Perspektivy razvitiya fundamental'nykh nauk‘ (Proc. 12th Int. Conf. of Students and Young Scientists ‘Prospects of Fundamental Sciences Development’). 2015. Pp. 1242–1245. (rus)

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